Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/netdev/net
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / bpf / verifier.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
3  * Copyright (c) 2016 Facebook
4  * Copyright (c) 2018 Covalent IO, Inc. http://covalent.io
5  */
6 #include <uapi/linux/btf.h>
7 #include <linux/kernel.h>
8 #include <linux/types.h>
9 #include <linux/slab.h>
10 #include <linux/bpf.h>
11 #include <linux/btf.h>
12 #include <linux/bpf_verifier.h>
13 #include <linux/filter.h>
14 #include <net/netlink.h>
15 #include <linux/file.h>
16 #include <linux/vmalloc.h>
17 #include <linux/stringify.h>
18 #include <linux/bsearch.h>
19 #include <linux/sort.h>
20 #include <linux/perf_event.h>
21 #include <linux/ctype.h>
22 #include <linux/error-injection.h>
23 #include <linux/bpf_lsm.h>
24 #include <linux/btf_ids.h>
25
26 #include "disasm.h"
27
28 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
29 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name, prog_ctx_type, kern_ctx_type) \
30         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
31 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
32 #define BPF_LINK_TYPE(_id, _name)
33 #include <linux/bpf_types.h>
34 #undef BPF_PROG_TYPE
35 #undef BPF_MAP_TYPE
36 #undef BPF_LINK_TYPE
37 };
38
39 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
40  * instruction by instruction and updates register/stack state.
41  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
42  *
43  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
44  * It rejects the following programs:
45  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
46  * - if loop is present (detected via back-edge)
47  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
48  * - out of bounds or malformed jumps
49  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
50  * Since it's analyzing all paths through the program, the length of the
51  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
52  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
53  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
54  *
55  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
56  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
57  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
58  * copied to R1.
59  *
60  * All registers are 64-bit.
61  * R0 - return register
62  * R1-R5 argument passing registers
63  * R6-R9 callee saved registers
64  * R10 - frame pointer read-only
65  *
66  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
67  * and has type PTR_TO_CTX.
68  *
69  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
70  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
71  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
72  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
73  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
74  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
75  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
76  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
77  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
78  *
79  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
80  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
81  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
82  *
83  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
84  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
85  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
86  *
87  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
88  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
89  *
90  * registers used to pass values to function calls are checked against
91  * function argument constraints.
92  *
93  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
94  * It means that the register type passed to this function must be
95  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
96  * 'pointer to map element key'
97  *
98  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
99  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
100  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
101  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
102  *
103  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
104  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
105  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
106  * the helper function as a pointer to map element key.
107  *
108  * On the kernel side the helper function looks like:
109  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
110  * {
111  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
112  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
113  *    void *value;
114  *
115  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
116  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
117  *    the stack of eBPF program.
118  * }
119  *
120  * Corresponding eBPF program may look like:
121  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
122  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
123  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
124  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
125  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
126  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
127  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
128  *
129  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
130  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
131  * and were initialized prior to this call.
132  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
133  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
134  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
135  * returns either pointer to map value or NULL.
136  *
137  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
138  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
139  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
140  * branch. See check_cond_jmp_op().
141  *
142  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
143  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
144  *
145  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
146  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
147  * the BPF program:
148  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
149  *
150  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
151  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
152  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
153  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
154  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
155  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
156  *
157  * For each helper function that allocates a reference, such as
158  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
159  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
160  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
161  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
162  */
163
164 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
165 struct bpf_verifier_stack_elem {
166         /* verifer state is 'st'
167          * before processing instruction 'insn_idx'
168          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
169          */
170         struct bpf_verifier_state st;
171         int insn_idx;
172         int prev_insn_idx;
173         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
174         /* length of verifier log at the time this state was pushed on stack */
175         u32 log_pos;
176 };
177
178 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ    8192
179 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES     64
180
181 #define BPF_MAP_KEY_POISON      (1ULL << 63)
182 #define BPF_MAP_KEY_SEEN        (1ULL << 62)
183
184 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
185 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
186                                           POISON_POINTER_DELTA))
187 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
188
189 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
190 {
191         return BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
192 }
193
194 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
195 {
196         return aux->map_ptr_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
197 }
198
199 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
200                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
201 {
202         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
203         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
204         aux->map_ptr_state = (unsigned long)map |
205                              (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
206 }
207
208 static bool bpf_map_key_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
209 {
210         return aux->map_key_state & BPF_MAP_KEY_POISON;
211 }
212
213 static bool bpf_map_key_unseen(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
214 {
215         return !(aux->map_key_state & BPF_MAP_KEY_SEEN);
216 }
217
218 static u64 bpf_map_key_immediate(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
219 {
220         return aux->map_key_state & ~(BPF_MAP_KEY_SEEN | BPF_MAP_KEY_POISON);
221 }
222
223 static void bpf_map_key_store(struct bpf_insn_aux_data *aux, u64 state)
224 {
225         bool poisoned = bpf_map_key_poisoned(aux);
226
227         aux->map_key_state = state | BPF_MAP_KEY_SEEN |
228                              (poisoned ? BPF_MAP_KEY_POISON : 0ULL);
229 }
230
231 static bool bpf_pseudo_call(const struct bpf_insn *insn)
232 {
233         return insn->code == (BPF_JMP | BPF_CALL) &&
234                insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL;
235 }
236
237 static bool bpf_pseudo_kfunc_call(const struct bpf_insn *insn)
238 {
239         return insn->code == (BPF_JMP | BPF_CALL) &&
240                insn->src_reg == BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL;
241 }
242
243 static bool bpf_pseudo_func(const struct bpf_insn *insn)
244 {
245         return insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW) &&
246                insn->src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC;
247 }
248
249 struct bpf_call_arg_meta {
250         struct bpf_map *map_ptr;
251         bool raw_mode;
252         bool pkt_access;
253         int regno;
254         int access_size;
255         int mem_size;
256         u64 msize_max_value;
257         int ref_obj_id;
258         int map_uid;
259         int func_id;
260         struct btf *btf;
261         u32 btf_id;
262         struct btf *ret_btf;
263         u32 ret_btf_id;
264         u32 subprogno;
265 };
266
267 struct btf *btf_vmlinux;
268
269 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
270
271 static const struct bpf_line_info *
272 find_linfo(const struct bpf_verifier_env *env, u32 insn_off)
273 {
274         const struct bpf_line_info *linfo;
275         const struct bpf_prog *prog;
276         u32 i, nr_linfo;
277
278         prog = env->prog;
279         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
280
281         if (!nr_linfo || insn_off >= prog->len)
282                 return NULL;
283
284         linfo = prog->aux->linfo;
285         for (i = 1; i < nr_linfo; i++)
286                 if (insn_off < linfo[i].insn_off)
287                         break;
288
289         return &linfo[i - 1];
290 }
291
292 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
293                        va_list args)
294 {
295         unsigned int n;
296
297         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
298
299         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
300                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
301
302         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
303         log->kbuf[n] = '\0';
304
305         if (log->level == BPF_LOG_KERNEL) {
306                 pr_err("BPF:%s\n", log->kbuf);
307                 return;
308         }
309         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
310                 log->len_used += n;
311         else
312                 log->ubuf = NULL;
313 }
314
315 static void bpf_vlog_reset(struct bpf_verifier_log *log, u32 new_pos)
316 {
317         char zero = 0;
318
319         if (!bpf_verifier_log_needed(log))
320                 return;
321
322         log->len_used = new_pos;
323         if (put_user(zero, log->ubuf + new_pos))
324                 log->ubuf = NULL;
325 }
326
327 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
328  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
329  * so the user can figure out what's wrong with the program
330  */
331 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
332                                            const char *fmt, ...)
333 {
334         va_list args;
335
336         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
337                 return;
338
339         va_start(args, fmt);
340         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
341         va_end(args);
342 }
343 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
344
345 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
346 {
347         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
348         va_list args;
349
350         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
351                 return;
352
353         va_start(args, fmt);
354         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
355         va_end(args);
356 }
357
358 __printf(2, 3) void bpf_log(struct bpf_verifier_log *log,
359                             const char *fmt, ...)
360 {
361         va_list args;
362
363         if (!bpf_verifier_log_needed(log))
364                 return;
365
366         va_start(args, fmt);
367         bpf_verifier_vlog(log, fmt, args);
368         va_end(args);
369 }
370
371 static const char *ltrim(const char *s)
372 {
373         while (isspace(*s))
374                 s++;
375
376         return s;
377 }
378
379 __printf(3, 4) static void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
380                                          u32 insn_off,
381                                          const char *prefix_fmt, ...)
382 {
383         const struct bpf_line_info *linfo;
384
385         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
386                 return;
387
388         linfo = find_linfo(env, insn_off);
389         if (!linfo || linfo == env->prev_linfo)
390                 return;
391
392         if (prefix_fmt) {
393                 va_list args;
394
395                 va_start(args, prefix_fmt);
396                 bpf_verifier_vlog(&env->log, prefix_fmt, args);
397                 va_end(args);
398         }
399
400         verbose(env, "%s\n",
401                 ltrim(btf_name_by_offset(env->prog->aux->btf,
402                                          linfo->line_off)));
403
404         env->prev_linfo = linfo;
405 }
406
407 static void verbose_invalid_scalar(struct bpf_verifier_env *env,
408                                    struct bpf_reg_state *reg,
409                                    struct tnum *range, const char *ctx,
410                                    const char *reg_name)
411 {
412         char tn_buf[48];
413
414         verbose(env, "At %s the register %s ", ctx, reg_name);
415         if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
416                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
417                 verbose(env, "has value %s", tn_buf);
418         } else {
419                 verbose(env, "has unknown scalar value");
420         }
421         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), *range);
422         verbose(env, " should have been in %s\n", tn_buf);
423 }
424
425 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
426 {
427         return type == PTR_TO_PACKET ||
428                type == PTR_TO_PACKET_META;
429 }
430
431 static bool type_is_sk_pointer(enum bpf_reg_type type)
432 {
433         return type == PTR_TO_SOCKET ||
434                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON ||
435                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
436                 type == PTR_TO_XDP_SOCK;
437 }
438
439 static bool reg_type_not_null(enum bpf_reg_type type)
440 {
441         return type == PTR_TO_SOCKET ||
442                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
443                 type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
444                 type == PTR_TO_MAP_KEY ||
445                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON;
446 }
447
448 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
449 {
450         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
451                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
452                type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL ||
453                type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL ||
454                type == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL ||
455                type == PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
456                type == PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL ||
457                type == PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL;
458 }
459
460 static bool reg_may_point_to_spin_lock(const struct bpf_reg_state *reg)
461 {
462         return reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
463                 map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr);
464 }
465
466 static bool reg_type_may_be_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
467 {
468         return type == PTR_TO_SOCKET ||
469                 type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
470                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
471                 type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL ||
472                 type == PTR_TO_MEM ||
473                 type == PTR_TO_MEM_OR_NULL;
474 }
475
476 static bool arg_type_may_be_refcounted(enum bpf_arg_type type)
477 {
478         return type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON;
479 }
480
481 static bool arg_type_may_be_null(enum bpf_arg_type type)
482 {
483         return type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
484                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
485                type == ARG_PTR_TO_CTX_OR_NULL ||
486                type == ARG_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
487                type == ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM_OR_NULL ||
488                type == ARG_PTR_TO_STACK_OR_NULL;
489 }
490
491 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
492  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
493  * released by release_reference().
494  */
495 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
496 {
497         return func_id == BPF_FUNC_sk_release ||
498                func_id == BPF_FUNC_ringbuf_submit ||
499                func_id == BPF_FUNC_ringbuf_discard;
500 }
501
502 static bool may_be_acquire_function(enum bpf_func_id func_id)
503 {
504         return func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
505                 func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
506                 func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp ||
507                 func_id == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
508                 func_id == BPF_FUNC_ringbuf_reserve;
509 }
510
511 static bool is_acquire_function(enum bpf_func_id func_id,
512                                 const struct bpf_map *map)
513 {
514         enum bpf_map_type map_type = map ? map->map_type : BPF_MAP_TYPE_UNSPEC;
515
516         if (func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
517             func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
518             func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp ||
519             func_id == BPF_FUNC_ringbuf_reserve)
520                 return true;
521
522         if (func_id == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
523             (map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP ||
524              map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH))
525                 return true;
526
527         return false;
528 }
529
530 static bool is_ptr_cast_function(enum bpf_func_id func_id)
531 {
532         return func_id == BPF_FUNC_tcp_sock ||
533                 func_id == BPF_FUNC_sk_fullsock ||
534                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp_sock ||
535                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp6_sock ||
536                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_udp6_sock ||
537                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp_timewait_sock ||
538                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp_request_sock;
539 }
540
541 static bool is_cmpxchg_insn(const struct bpf_insn *insn)
542 {
543         return BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
544                BPF_MODE(insn->code) == BPF_ATOMIC &&
545                insn->imm == BPF_CMPXCHG;
546 }
547
548 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
549 static const char * const reg_type_str[] = {
550         [NOT_INIT]              = "?",
551         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
552         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
553         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
554         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
555         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
556         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
557         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
558         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
559         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
560         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
561         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
562         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
563         [PTR_TO_SOCK_COMMON]    = "sock_common",
564         [PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL] = "sock_common_or_null",
565         [PTR_TO_TCP_SOCK]       = "tcp_sock",
566         [PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL] = "tcp_sock_or_null",
567         [PTR_TO_TP_BUFFER]      = "tp_buffer",
568         [PTR_TO_XDP_SOCK]       = "xdp_sock",
569         [PTR_TO_BTF_ID]         = "ptr_",
570         [PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL] = "ptr_or_null_",
571         [PTR_TO_PERCPU_BTF_ID]  = "percpu_ptr_",
572         [PTR_TO_MEM]            = "mem",
573         [PTR_TO_MEM_OR_NULL]    = "mem_or_null",
574         [PTR_TO_RDONLY_BUF]     = "rdonly_buf",
575         [PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL] = "rdonly_buf_or_null",
576         [PTR_TO_RDWR_BUF]       = "rdwr_buf",
577         [PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL] = "rdwr_buf_or_null",
578         [PTR_TO_FUNC]           = "func",
579         [PTR_TO_MAP_KEY]        = "map_key",
580 };
581
582 static char slot_type_char[] = {
583         [STACK_INVALID] = '?',
584         [STACK_SPILL]   = 'r',
585         [STACK_MISC]    = 'm',
586         [STACK_ZERO]    = '0',
587 };
588
589 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
590                            enum bpf_reg_liveness live)
591 {
592         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN | REG_LIVE_DONE))
593             verbose(env, "_");
594         if (live & REG_LIVE_READ)
595                 verbose(env, "r");
596         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
597                 verbose(env, "w");
598         if (live & REG_LIVE_DONE)
599                 verbose(env, "D");
600 }
601
602 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
603                                    const struct bpf_reg_state *reg)
604 {
605         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
606
607         return cur->frame[reg->frameno];
608 }
609
610 static const char *kernel_type_name(const struct btf* btf, u32 id)
611 {
612         return btf_name_by_offset(btf, btf_type_by_id(btf, id)->name_off);
613 }
614
615 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
616                                  const struct bpf_func_state *state)
617 {
618         const struct bpf_reg_state *reg;
619         enum bpf_reg_type t;
620         int i;
621
622         if (state->frameno)
623                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
624         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
625                 reg = &state->regs[i];
626                 t = reg->type;
627                 if (t == NOT_INIT)
628                         continue;
629                 verbose(env, " R%d", i);
630                 print_liveness(env, reg->live);
631                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
632                 if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
633                         verbose(env, "P");
634                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
635                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
636                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
637                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
638                 } else {
639                         if (t == PTR_TO_BTF_ID ||
640                             t == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL ||
641                             t == PTR_TO_PERCPU_BTF_ID)
642                                 verbose(env, "%s", kernel_type_name(reg->btf, reg->btf_id));
643                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
644                         if (reg_type_may_be_refcounted_or_null(t))
645                                 verbose(env, ",ref_obj_id=%d", reg->ref_obj_id);
646                         if (t != SCALAR_VALUE)
647                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
648                         if (type_is_pkt_pointer(t))
649                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
650                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
651                                  t == PTR_TO_MAP_KEY ||
652                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
653                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
654                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
655                                         reg->map_ptr->key_size,
656                                         reg->map_ptr->value_size);
657                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
658                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
659                                  * could be a pointer whose offset is too big
660                                  * for reg->off
661                                  */
662                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
663                         } else {
664                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
665                                     reg->smin_value != S64_MIN)
666                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
667                                                 (long long)reg->smin_value);
668                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
669                                     reg->smax_value != S64_MAX)
670                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
671                                                 (long long)reg->smax_value);
672                                 if (reg->umin_value != 0)
673                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
674                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
675                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
676                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
677                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
678                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
679                                         char tn_buf[48];
680
681                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
682                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
683                                 }
684                                 if (reg->s32_min_value != reg->smin_value &&
685                                     reg->s32_min_value != S32_MIN)
686                                         verbose(env, ",s32_min_value=%d",
687                                                 (int)(reg->s32_min_value));
688                                 if (reg->s32_max_value != reg->smax_value &&
689                                     reg->s32_max_value != S32_MAX)
690                                         verbose(env, ",s32_max_value=%d",
691                                                 (int)(reg->s32_max_value));
692                                 if (reg->u32_min_value != reg->umin_value &&
693                                     reg->u32_min_value != U32_MIN)
694                                         verbose(env, ",u32_min_value=%d",
695                                                 (int)(reg->u32_min_value));
696                                 if (reg->u32_max_value != reg->umax_value &&
697                                     reg->u32_max_value != U32_MAX)
698                                         verbose(env, ",u32_max_value=%d",
699                                                 (int)(reg->u32_max_value));
700                         }
701                         verbose(env, ")");
702                 }
703         }
704         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
705                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
706                 bool valid = false;
707                 int j;
708
709                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
710                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
711                                 valid = true;
712                         types_buf[j] = slot_type_char[
713                                         state->stack[i].slot_type[j]];
714                 }
715                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
716                 if (!valid)
717                         continue;
718                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
719                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
720                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL) {
721                         reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
722                         t = reg->type;
723                         verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
724                         if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
725                                 verbose(env, "P");
726                         if (t == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off))
727                                 verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
728                 } else {
729                         verbose(env, "=%s", types_buf);
730                 }
731         }
732         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
733                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
734                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
735                         if (state->refs[i].id)
736                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
737         }
738         if (state->in_callback_fn)
739                 verbose(env, " cb");
740         if (state->in_async_callback_fn)
741                 verbose(env, " async_cb");
742         verbose(env, "\n");
743 }
744
745 /* copy array src of length n * size bytes to dst. dst is reallocated if it's too
746  * small to hold src. This is different from krealloc since we don't want to preserve
747  * the contents of dst.
748  *
749  * Leaves dst untouched if src is NULL or length is zero. Returns NULL if memory could
750  * not be allocated.
751  */
752 static void *copy_array(void *dst, const void *src, size_t n, size_t size, gfp_t flags)
753 {
754         size_t bytes;
755
756         if (ZERO_OR_NULL_PTR(src))
757                 goto out;
758
759         if (unlikely(check_mul_overflow(n, size, &bytes)))
760                 return NULL;
761
762         if (ksize(dst) < bytes) {
763                 kfree(dst);
764                 dst = kmalloc_track_caller(bytes, flags);
765                 if (!dst)
766                         return NULL;
767         }
768
769         memcpy(dst, src, bytes);
770 out:
771         return dst ? dst : ZERO_SIZE_PTR;
772 }
773
774 /* resize an array from old_n items to new_n items. the array is reallocated if it's too
775  * small to hold new_n items. new items are zeroed out if the array grows.
776  *
777  * Contrary to krealloc_array, does not free arr if new_n is zero.
778  */
779 static void *realloc_array(void *arr, size_t old_n, size_t new_n, size_t size)
780 {
781         if (!new_n || old_n == new_n)
782                 goto out;
783
784         arr = krealloc_array(arr, new_n, size, GFP_KERNEL);
785         if (!arr)
786                 return NULL;
787
788         if (new_n > old_n)
789                 memset(arr + old_n * size, 0, (new_n - old_n) * size);
790
791 out:
792         return arr ? arr : ZERO_SIZE_PTR;
793 }
794
795 static int copy_reference_state(struct bpf_func_state *dst, const struct bpf_func_state *src)
796 {
797         dst->refs = copy_array(dst->refs, src->refs, src->acquired_refs,
798                                sizeof(struct bpf_reference_state), GFP_KERNEL);
799         if (!dst->refs)
800                 return -ENOMEM;
801
802         dst->acquired_refs = src->acquired_refs;
803         return 0;
804 }
805
806 static int copy_stack_state(struct bpf_func_state *dst, const struct bpf_func_state *src)
807 {
808         size_t n = src->allocated_stack / BPF_REG_SIZE;
809
810         dst->stack = copy_array(dst->stack, src->stack, n, sizeof(struct bpf_stack_state),
811                                 GFP_KERNEL);
812         if (!dst->stack)
813                 return -ENOMEM;
814
815         dst->allocated_stack = src->allocated_stack;
816         return 0;
817 }
818
819 static int resize_reference_state(struct bpf_func_state *state, size_t n)
820 {
821         state->refs = realloc_array(state->refs, state->acquired_refs, n,
822                                     sizeof(struct bpf_reference_state));
823         if (!state->refs)
824                 return -ENOMEM;
825
826         state->acquired_refs = n;
827         return 0;
828 }
829
830 static int grow_stack_state(struct bpf_func_state *state, int size)
831 {
832         size_t old_n = state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE, n = size / BPF_REG_SIZE;
833
834         if (old_n >= n)
835                 return 0;
836
837         state->stack = realloc_array(state->stack, old_n, n, sizeof(struct bpf_stack_state));
838         if (!state->stack)
839                 return -ENOMEM;
840
841         state->allocated_stack = size;
842         return 0;
843 }
844
845 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
846  * this new pointer reference.
847  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
848  * On failure, returns a negative errno.
849  */
850 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
851 {
852         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
853         int new_ofs = state->acquired_refs;
854         int id, err;
855
856         err = resize_reference_state(state, state->acquired_refs + 1);
857         if (err)
858                 return err;
859         id = ++env->id_gen;
860         state->refs[new_ofs].id = id;
861         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
862
863         return id;
864 }
865
866 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
867 static int release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
868 {
869         int i, last_idx;
870
871         last_idx = state->acquired_refs - 1;
872         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
873                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
874                         if (last_idx && i != last_idx)
875                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
876                                        sizeof(*state->refs));
877                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
878                         state->acquired_refs--;
879                         return 0;
880                 }
881         }
882         return -EINVAL;
883 }
884
885 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
886 {
887         if (!state)
888                 return;
889         kfree(state->refs);
890         kfree(state->stack);
891         kfree(state);
892 }
893
894 static void clear_jmp_history(struct bpf_verifier_state *state)
895 {
896         kfree(state->jmp_history);
897         state->jmp_history = NULL;
898         state->jmp_history_cnt = 0;
899 }
900
901 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
902                                 bool free_self)
903 {
904         int i;
905
906         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
907                 free_func_state(state->frame[i]);
908                 state->frame[i] = NULL;
909         }
910         clear_jmp_history(state);
911         if (free_self)
912                 kfree(state);
913 }
914
915 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
916  * when necessary to accommodate larger src stack
917  */
918 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
919                            const struct bpf_func_state *src)
920 {
921         int err;
922
923         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
924         err = copy_reference_state(dst, src);
925         if (err)
926                 return err;
927         return copy_stack_state(dst, src);
928 }
929
930 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
931                                const struct bpf_verifier_state *src)
932 {
933         struct bpf_func_state *dst;
934         int i, err;
935
936         dst_state->jmp_history = copy_array(dst_state->jmp_history, src->jmp_history,
937                                             src->jmp_history_cnt, sizeof(struct bpf_idx_pair),
938                                             GFP_USER);
939         if (!dst_state->jmp_history)
940                 return -ENOMEM;
941         dst_state->jmp_history_cnt = src->jmp_history_cnt;
942
943         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
944         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
945                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
946                 dst_state->frame[i] = NULL;
947         }
948         dst_state->speculative = src->speculative;
949         dst_state->curframe = src->curframe;
950         dst_state->active_spin_lock = src->active_spin_lock;
951         dst_state->branches = src->branches;
952         dst_state->parent = src->parent;
953         dst_state->first_insn_idx = src->first_insn_idx;
954         dst_state->last_insn_idx = src->last_insn_idx;
955         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
956                 dst = dst_state->frame[i];
957                 if (!dst) {
958                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
959                         if (!dst)
960                                 return -ENOMEM;
961                         dst_state->frame[i] = dst;
962                 }
963                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
964                 if (err)
965                         return err;
966         }
967         return 0;
968 }
969
970 static void update_branch_counts(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_verifier_state *st)
971 {
972         while (st) {
973                 u32 br = --st->branches;
974
975                 /* WARN_ON(br > 1) technically makes sense here,
976                  * but see comment in push_stack(), hence:
977                  */
978                 WARN_ONCE((int)br < 0,
979                           "BUG update_branch_counts:branches_to_explore=%d\n",
980                           br);
981                 if (br)
982                         break;
983                 st = st->parent;
984         }
985 }
986
987 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
988                      int *insn_idx, bool pop_log)
989 {
990         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
991         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
992         int err;
993
994         if (env->head == NULL)
995                 return -ENOENT;
996
997         if (cur) {
998                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
999                 if (err)
1000                         return err;
1001         }
1002         if (pop_log)
1003                 bpf_vlog_reset(&env->log, head->log_pos);
1004         if (insn_idx)
1005                 *insn_idx = head->insn_idx;
1006         if (prev_insn_idx)
1007                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
1008         elem = head->next;
1009         free_verifier_state(&head->st, false);
1010         kfree(head);
1011         env->head = elem;
1012         env->stack_size--;
1013         return 0;
1014 }
1015
1016 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
1017                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
1018                                              bool speculative)
1019 {
1020         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
1021         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
1022         int err;
1023
1024         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
1025         if (!elem)
1026                 goto err;
1027
1028         elem->insn_idx = insn_idx;
1029         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
1030         elem->next = env->head;
1031         elem->log_pos = env->log.len_used;
1032         env->head = elem;
1033         env->stack_size++;
1034         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
1035         if (err)
1036                 goto err;
1037         elem->st.speculative |= speculative;
1038         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ) {
1039                 verbose(env, "The sequence of %d jumps is too complex.\n",
1040                         env->stack_size);
1041                 goto err;
1042         }
1043         if (elem->st.parent) {
1044                 ++elem->st.parent->branches;
1045                 /* WARN_ON(branches > 2) technically makes sense here,
1046                  * but
1047                  * 1. speculative states will bump 'branches' for non-branch
1048                  * instructions
1049                  * 2. is_state_visited() heuristics may decide not to create
1050                  * a new state for a sequence of branches and all such current
1051                  * and cloned states will be pointing to a single parent state
1052                  * which might have large 'branches' count.
1053                  */
1054         }
1055         return &elem->st;
1056 err:
1057         free_verifier_state(env->cur_state, true);
1058         env->cur_state = NULL;
1059         /* pop all elements and return */
1060         while (!pop_stack(env, NULL, NULL, false));
1061         return NULL;
1062 }
1063
1064 #define CALLER_SAVED_REGS 6
1065 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
1066         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
1067 };
1068
1069 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
1070                                 struct bpf_reg_state *reg);
1071
1072 /* This helper doesn't clear reg->id */
1073 static void ___mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
1074 {
1075         reg->var_off = tnum_const(imm);
1076         reg->smin_value = (s64)imm;
1077         reg->smax_value = (s64)imm;
1078         reg->umin_value = imm;
1079         reg->umax_value = imm;
1080
1081         reg->s32_min_value = (s32)imm;
1082         reg->s32_max_value = (s32)imm;
1083         reg->u32_min_value = (u32)imm;
1084         reg->u32_max_value = (u32)imm;
1085 }
1086
1087 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
1088  * known to have the value @imm.
1089  */
1090 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
1091 {
1092         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
1093         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
1094                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
1095         ___mark_reg_known(reg, imm);
1096 }
1097
1098 static void __mark_reg32_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
1099 {
1100         reg->var_off = tnum_const_subreg(reg->var_off, imm);
1101         reg->s32_min_value = (s32)imm;
1102         reg->s32_max_value = (s32)imm;
1103         reg->u32_min_value = (u32)imm;
1104         reg->u32_max_value = (u32)imm;
1105 }
1106
1107 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
1108  * used only on registers holding a pointer type.
1109  */
1110 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
1111 {
1112         __mark_reg_known(reg, 0);
1113 }
1114
1115 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
1116 {
1117         __mark_reg_known(reg, 0);
1118         reg->type = SCALAR_VALUE;
1119 }
1120
1121 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
1122                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1123 {
1124         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1125                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
1126                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
1127                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
1128                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1129                 return;
1130         }
1131         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
1132 }
1133
1134 static void mark_ptr_not_null_reg(struct bpf_reg_state *reg)
1135 {
1136         switch (reg->type) {
1137         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL: {
1138                 const struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
1139
1140                 if (map->inner_map_meta) {
1141                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
1142                         reg->map_ptr = map->inner_map_meta;
1143                         /* transfer reg's id which is unique for every map_lookup_elem
1144                          * as UID of the inner map.
1145                          */
1146                         reg->map_uid = reg->id;
1147                 } else if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_XSKMAP) {
1148                         reg->type = PTR_TO_XDP_SOCK;
1149                 } else if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP ||
1150                            map->map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH) {
1151                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
1152                 } else {
1153                         reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
1154                 }
1155                 break;
1156         }
1157         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1158                 reg->type = PTR_TO_SOCKET;
1159                 break;
1160         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
1161                 reg->type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
1162                 break;
1163         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
1164                 reg->type = PTR_TO_TCP_SOCK;
1165                 break;
1166         case PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL:
1167                 reg->type = PTR_TO_BTF_ID;
1168                 break;
1169         case PTR_TO_MEM_OR_NULL:
1170                 reg->type = PTR_TO_MEM;
1171                 break;
1172         case PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL:
1173                 reg->type = PTR_TO_RDONLY_BUF;
1174                 break;
1175         case PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL:
1176                 reg->type = PTR_TO_RDWR_BUF;
1177                 break;
1178         default:
1179                 WARN_ONCE(1, "unknown nullable register type");
1180         }
1181 }
1182
1183 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
1184 {
1185         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
1186 }
1187
1188 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
1189 {
1190         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
1191                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
1192 }
1193
1194 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
1195 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
1196                                     enum bpf_reg_type which)
1197 {
1198         /* The register can already have a range from prior markings.
1199          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
1200          * origin.
1201          */
1202         return reg->type == which &&
1203                reg->id == 0 &&
1204                reg->off == 0 &&
1205                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1206 }
1207
1208 /* Reset the min/max bounds of a register */
1209 static void __mark_reg_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         reg->s32_min_value = S32_MIN;
1217         reg->s32_max_value = S32_MAX;
1218         reg->u32_min_value = 0;
1219         reg->u32_max_value = U32_MAX;
1220 }
1221
1222 static void __mark_reg64_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1223 {
1224         reg->smin_value = S64_MIN;
1225         reg->smax_value = S64_MAX;
1226         reg->umin_value = 0;
1227         reg->umax_value = U64_MAX;
1228 }
1229
1230 static void __mark_reg32_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1231 {
1232         reg->s32_min_value = S32_MIN;
1233         reg->s32_max_value = S32_MAX;
1234         reg->u32_min_value = 0;
1235         reg->u32_max_value = U32_MAX;
1236 }
1237
1238 static void __update_reg32_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1239 {
1240         struct tnum var32_off = tnum_subreg(reg->var_off);
1241
1242         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
1243         reg->s32_min_value = max_t(s32, reg->s32_min_value,
1244                         var32_off.value | (var32_off.mask & S32_MIN));
1245         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
1246         reg->s32_max_value = min_t(s32, reg->s32_max_value,
1247                         var32_off.value | (var32_off.mask & S32_MAX));
1248         reg->u32_min_value = max_t(u32, reg->u32_min_value, (u32)var32_off.value);
1249         reg->u32_max_value = min(reg->u32_max_value,
1250                                  (u32)(var32_off.value | var32_off.mask));
1251 }
1252
1253 static void __update_reg64_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1254 {
1255         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
1256         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
1257                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
1258         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
1259         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
1260                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
1261         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
1262         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
1263                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
1264 }
1265
1266 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1267 {
1268         __update_reg32_bounds(reg);
1269         __update_reg64_bounds(reg);
1270 }
1271
1272 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
1273 static void __reg32_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1274 {
1275         /* Learn sign from signed bounds.
1276          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
1277          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
1278          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
1279          */
1280         if (reg->s32_min_value >= 0 || reg->s32_max_value < 0) {
1281                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value =
1282                         max_t(u32, reg->s32_min_value, reg->u32_min_value);
1283                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value =
1284                         min_t(u32, reg->s32_max_value, reg->u32_max_value);
1285                 return;
1286         }
1287         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
1288          * boundary, so we must be careful.
1289          */
1290         if ((s32)reg->u32_max_value >= 0) {
1291                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
1292                  * is positive, hence safe.
1293                  */
1294                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value;
1295                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value =
1296                         min_t(u32, reg->s32_max_value, reg->u32_max_value);
1297         } else if ((s32)reg->u32_min_value < 0) {
1298                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
1299                  * is negative, hence safe.
1300                  */
1301                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value =
1302                         max_t(u32, reg->s32_min_value, reg->u32_min_value);
1303                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value;
1304         }
1305 }
1306
1307 static void __reg64_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1308 {
1309         /* Learn sign from signed bounds.
1310          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
1311          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
1312          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
1313          */
1314         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
1315                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1316                                                           reg->umin_value);
1317                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1318                                                           reg->umax_value);
1319                 return;
1320         }
1321         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
1322          * boundary, so we must be careful.
1323          */
1324         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
1325                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
1326                  * is positive, hence safe.
1327                  */
1328                 reg->smin_value = reg->umin_value;
1329                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1330                                                           reg->umax_value);
1331         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
1332                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
1333                  * is negative, hence safe.
1334                  */
1335                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1336                                                           reg->umin_value);
1337                 reg->smax_value = reg->umax_value;
1338         }
1339 }
1340
1341 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1342 {
1343         __reg32_deduce_bounds(reg);
1344         __reg64_deduce_bounds(reg);
1345 }
1346
1347 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
1348 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
1349 {
1350         struct tnum var64_off = tnum_intersect(reg->var_off,
1351                                                tnum_range(reg->umin_value,
1352                                                           reg->umax_value));
1353         struct tnum var32_off = tnum_intersect(tnum_subreg(reg->var_off),
1354                                                 tnum_range(reg->u32_min_value,
1355                                                            reg->u32_max_value));
1356
1357         reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(var64_off), var32_off);
1358 }
1359
1360 static void __reg_assign_32_into_64(struct bpf_reg_state *reg)
1361 {
1362         reg->umin_value = reg->u32_min_value;
1363         reg->umax_value = reg->u32_max_value;
1364         /* Attempt to pull 32-bit signed bounds into 64-bit bounds
1365          * but must be positive otherwise set to worse case bounds
1366          * and refine later from tnum.
1367          */
1368         if (reg->s32_min_value >= 0 && reg->s32_max_value >= 0)
1369                 reg->smax_value = reg->s32_max_value;
1370         else
1371                 reg->smax_value = U32_MAX;
1372         if (reg->s32_min_value >= 0)
1373                 reg->smin_value = reg->s32_min_value;
1374         else
1375                 reg->smin_value = 0;
1376 }
1377
1378 static void __reg_combine_32_into_64(struct bpf_reg_state *reg)
1379 {
1380         /* special case when 64-bit register has upper 32-bit register
1381          * zeroed. Typically happens after zext or <<32, >>32 sequence
1382          * allowing us to use 32-bit bounds directly,
1383          */
1384         if (tnum_equals_const(tnum_clear_subreg(reg->var_off), 0)) {
1385                 __reg_assign_32_into_64(reg);
1386         } else {
1387                 /* Otherwise the best we can do is push lower 32bit known and
1388                  * unknown bits into register (var_off set from jmp logic)
1389                  * then learn as much as possible from the 64-bit tnum
1390                  * known and unknown bits. The previous smin/smax bounds are
1391                  * invalid here because of jmp32 compare so mark them unknown
1392                  * so they do not impact tnum bounds calculation.
1393                  */
1394                 __mark_reg64_unbounded(reg);
1395                 __update_reg_bounds(reg);
1396         }
1397
1398         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
1399          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
1400          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
1401          */
1402         __reg_deduce_bounds(reg);
1403         __reg_bound_offset(reg);
1404         __update_reg_bounds(reg);
1405 }
1406
1407 static bool __reg64_bound_s32(s64 a)
1408 {
1409         return a > S32_MIN && a < S32_MAX;
1410 }
1411
1412 static bool __reg64_bound_u32(u64 a)
1413 {
1414         return a > U32_MIN && a < U32_MAX;
1415 }
1416
1417 static void __reg_combine_64_into_32(struct bpf_reg_state *reg)
1418 {
1419         __mark_reg32_unbounded(reg);
1420
1421         if (__reg64_bound_s32(reg->smin_value) && __reg64_bound_s32(reg->smax_value)) {
1422                 reg->s32_min_value = (s32)reg->smin_value;
1423                 reg->s32_max_value = (s32)reg->smax_value;
1424         }
1425         if (__reg64_bound_u32(reg->umin_value) && __reg64_bound_u32(reg->umax_value)) {
1426                 reg->u32_min_value = (u32)reg->umin_value;
1427                 reg->u32_max_value = (u32)reg->umax_value;
1428         }
1429
1430         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
1431          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
1432          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
1433          */
1434         __reg_deduce_bounds(reg);
1435         __reg_bound_offset(reg);
1436         __update_reg_bounds(reg);
1437 }
1438
1439 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
1440 static void __mark_reg_unknown(const struct bpf_verifier_env *env,
1441                                struct bpf_reg_state *reg)
1442 {
1443         /*
1444          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
1445          * padding between 'type' and union
1446          */
1447         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
1448         reg->type = SCALAR_VALUE;
1449         reg->var_off = tnum_unknown;
1450         reg->frameno = 0;
1451         reg->precise = env->subprog_cnt > 1 || !env->bpf_capable;
1452         __mark_reg_unbounded(reg);
1453 }
1454
1455 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1456                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1457 {
1458         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1459                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
1460                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1461                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1462                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1463                 return;
1464         }
1465         __mark_reg_unknown(env, regs + regno);
1466 }
1467
1468 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
1469                                 struct bpf_reg_state *reg)
1470 {
1471         __mark_reg_unknown(env, reg);
1472         reg->type = NOT_INIT;
1473 }
1474
1475 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
1476                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1477 {
1478         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1479                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
1480                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1481                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1482                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1483                 return;
1484         }
1485         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1486 }
1487
1488 static void mark_btf_ld_reg(struct bpf_verifier_env *env,
1489                             struct bpf_reg_state *regs, u32 regno,
1490                             enum bpf_reg_type reg_type,
1491                             struct btf *btf, u32 btf_id)
1492 {
1493         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
1494                 mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1495                 return;
1496         }
1497         mark_reg_known_zero(env, regs, regno);
1498         regs[regno].type = PTR_TO_BTF_ID;
1499         regs[regno].btf = btf;
1500         regs[regno].btf_id = btf_id;
1501 }
1502
1503 #define DEF_NOT_SUBREG  (0)
1504 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
1505                            struct bpf_func_state *state)
1506 {
1507         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1508         int i;
1509
1510         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
1511                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
1512                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
1513                 regs[i].parent = NULL;
1514                 regs[i].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1515         }
1516
1517         /* frame pointer */
1518         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
1519         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
1520         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
1521 }
1522
1523 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1524 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1525                             struct bpf_func_state *state,
1526                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1527 {
1528         state->callsite = callsite;
1529         state->frameno = frameno;
1530         state->subprogno = subprogno;
1531         init_reg_state(env, state);
1532 }
1533
1534 /* Similar to push_stack(), but for async callbacks */
1535 static struct bpf_verifier_state *push_async_cb(struct bpf_verifier_env *env,
1536                                                 int insn_idx, int prev_insn_idx,
1537                                                 int subprog)
1538 {
1539         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
1540         struct bpf_func_state *frame;
1541
1542         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
1543         if (!elem)
1544                 goto err;
1545
1546         elem->insn_idx = insn_idx;
1547         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
1548         elem->next = env->head;
1549         elem->log_pos = env->log.len_used;
1550         env->head = elem;
1551         env->stack_size++;
1552         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ) {
1553                 verbose(env,
1554                         "The sequence of %d jumps is too complex for async cb.\n",
1555                         env->stack_size);
1556                 goto err;
1557         }
1558         /* Unlike push_stack() do not copy_verifier_state().
1559          * The caller state doesn't matter.
1560          * This is async callback. It starts in a fresh stack.
1561          * Initialize it similar to do_check_common().
1562          */
1563         elem->st.branches = 1;
1564         frame = kzalloc(sizeof(*frame), GFP_KERNEL);
1565         if (!frame)
1566                 goto err;
1567         init_func_state(env, frame,
1568                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
1569                         0 /* frameno within this callchain */,
1570                         subprog /* subprog number within this prog */);
1571         elem->st.frame[0] = frame;
1572         return &elem->st;
1573 err:
1574         free_verifier_state(env->cur_state, true);
1575         env->cur_state = NULL;
1576         /* pop all elements and return */
1577         while (!pop_stack(env, NULL, NULL, false));
1578         return NULL;
1579 }
1580
1581
1582 enum reg_arg_type {
1583         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1584         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1585         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1586 };
1587
1588 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1589 {
1590         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1591                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1592 }
1593
1594 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1595 {
1596         struct bpf_subprog_info *p;
1597
1598         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1599                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1600         if (!p)
1601                 return -ENOENT;
1602         return p - env->subprog_info;
1603
1604 }
1605
1606 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1607 {
1608         int insn_cnt = env->prog->len;
1609         int ret;
1610
1611         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1612                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1613                 return -EINVAL;
1614         }
1615         ret = find_subprog(env, off);
1616         if (ret >= 0)
1617                 return ret;
1618         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1619                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1620                 return -E2BIG;
1621         }
1622         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1623         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1624         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1625              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1626         return env->subprog_cnt - 1;
1627 }
1628
1629 struct bpf_kfunc_desc {
1630         struct btf_func_model func_model;
1631         u32 func_id;
1632         s32 imm;
1633 };
1634
1635 #define MAX_KFUNC_DESCS 256
1636 struct bpf_kfunc_desc_tab {
1637         struct bpf_kfunc_desc descs[MAX_KFUNC_DESCS];
1638         u32 nr_descs;
1639 };
1640
1641 static int kfunc_desc_cmp_by_id(const void *a, const void *b)
1642 {
1643         const struct bpf_kfunc_desc *d0 = a;
1644         const struct bpf_kfunc_desc *d1 = b;
1645
1646         /* func_id is not greater than BTF_MAX_TYPE */
1647         return d0->func_id - d1->func_id;
1648 }
1649
1650 static const struct bpf_kfunc_desc *
1651 find_kfunc_desc(const struct bpf_prog *prog, u32 func_id)
1652 {
1653         struct bpf_kfunc_desc desc = {
1654                 .func_id = func_id,
1655         };
1656         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1657
1658         tab = prog->aux->kfunc_tab;
1659         return bsearch(&desc, tab->descs, tab->nr_descs,
1660                        sizeof(tab->descs[0]), kfunc_desc_cmp_by_id);
1661 }
1662
1663 static int add_kfunc_call(struct bpf_verifier_env *env, u32 func_id)
1664 {
1665         const struct btf_type *func, *func_proto;
1666         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1667         struct bpf_prog_aux *prog_aux;
1668         struct bpf_kfunc_desc *desc;
1669         const char *func_name;
1670         unsigned long addr;
1671         int err;
1672
1673         prog_aux = env->prog->aux;
1674         tab = prog_aux->kfunc_tab;
1675         if (!tab) {
1676                 if (!btf_vmlinux) {
1677                         verbose(env, "calling kernel function is not supported without CONFIG_DEBUG_INFO_BTF\n");
1678                         return -ENOTSUPP;
1679                 }
1680
1681                 if (!env->prog->jit_requested) {
1682                         verbose(env, "JIT is required for calling kernel function\n");
1683                         return -ENOTSUPP;
1684                 }
1685
1686                 if (!bpf_jit_supports_kfunc_call()) {
1687                         verbose(env, "JIT does not support calling kernel function\n");
1688                         return -ENOTSUPP;
1689                 }
1690
1691                 if (!env->prog->gpl_compatible) {
1692                         verbose(env, "cannot call kernel function from non-GPL compatible program\n");
1693                         return -EINVAL;
1694                 }
1695
1696                 tab = kzalloc(sizeof(*tab), GFP_KERNEL);
1697                 if (!tab)
1698                         return -ENOMEM;
1699                 prog_aux->kfunc_tab = tab;
1700         }
1701
1702         if (find_kfunc_desc(env->prog, func_id))
1703                 return 0;
1704
1705         if (tab->nr_descs == MAX_KFUNC_DESCS) {
1706                 verbose(env, "too many different kernel function calls\n");
1707                 return -E2BIG;
1708         }
1709
1710         func = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func_id);
1711         if (!func || !btf_type_is_func(func)) {
1712                 verbose(env, "kernel btf_id %u is not a function\n",
1713                         func_id);
1714                 return -EINVAL;
1715         }
1716         func_proto = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func->type);
1717         if (!func_proto || !btf_type_is_func_proto(func_proto)) {
1718                 verbose(env, "kernel function btf_id %u does not have a valid func_proto\n",
1719                         func_id);
1720                 return -EINVAL;
1721         }
1722
1723         func_name = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, func->name_off);
1724         addr = kallsyms_lookup_name(func_name);
1725         if (!addr) {
1726                 verbose(env, "cannot find address for kernel function %s\n",
1727                         func_name);
1728                 return -EINVAL;
1729         }
1730
1731         desc = &tab->descs[tab->nr_descs++];
1732         desc->func_id = func_id;
1733         desc->imm = BPF_CAST_CALL(addr) - __bpf_call_base;
1734         err = btf_distill_func_proto(&env->log, btf_vmlinux,
1735                                      func_proto, func_name,
1736                                      &desc->func_model);
1737         if (!err)
1738                 sort(tab->descs, tab->nr_descs, sizeof(tab->descs[0]),
1739                      kfunc_desc_cmp_by_id, NULL);
1740         return err;
1741 }
1742
1743 static int kfunc_desc_cmp_by_imm(const void *a, const void *b)
1744 {
1745         const struct bpf_kfunc_desc *d0 = a;
1746         const struct bpf_kfunc_desc *d1 = b;
1747
1748         if (d0->imm > d1->imm)
1749                 return 1;
1750         else if (d0->imm < d1->imm)
1751                 return -1;
1752         return 0;
1753 }
1754
1755 static void sort_kfunc_descs_by_imm(struct bpf_prog *prog)
1756 {
1757         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1758
1759         tab = prog->aux->kfunc_tab;
1760         if (!tab)
1761                 return;
1762
1763         sort(tab->descs, tab->nr_descs, sizeof(tab->descs[0]),
1764              kfunc_desc_cmp_by_imm, NULL);
1765 }
1766
1767 bool bpf_prog_has_kfunc_call(const struct bpf_prog *prog)
1768 {
1769         return !!prog->aux->kfunc_tab;
1770 }
1771
1772 const struct btf_func_model *
1773 bpf_jit_find_kfunc_model(const struct bpf_prog *prog,
1774                          const struct bpf_insn *insn)
1775 {
1776         const struct bpf_kfunc_desc desc = {
1777                 .imm = insn->imm,
1778         };
1779         const struct bpf_kfunc_desc *res;
1780         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1781
1782         tab = prog->aux->kfunc_tab;
1783         res = bsearch(&desc, tab->descs, tab->nr_descs,
1784                       sizeof(tab->descs[0]), kfunc_desc_cmp_by_imm);
1785
1786         return res ? &res->func_model : NULL;
1787 }
1788
1789 static int add_subprog_and_kfunc(struct bpf_verifier_env *env)
1790 {
1791         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1792         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1793         int i, ret, insn_cnt = env->prog->len;
1794
1795         /* Add entry function. */
1796         ret = add_subprog(env, 0);
1797         if (ret)
1798                 return ret;
1799
1800         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
1801                 if (!bpf_pseudo_func(insn) && !bpf_pseudo_call(insn) &&
1802                     !bpf_pseudo_kfunc_call(insn))
1803                         continue;
1804
1805                 if (!env->bpf_capable) {
1806                         verbose(env, "loading/calling other bpf or kernel functions are allowed for CAP_BPF and CAP_SYS_ADMIN\n");
1807                         return -EPERM;
1808                 }
1809
1810                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
1811                         ret = add_subprog(env, i + insn->imm + 1);
1812                         if (ret >= 0)
1813                                 /* remember subprog */
1814                                 insn[1].imm = ret;
1815                 } else if (bpf_pseudo_call(insn)) {
1816                         ret = add_subprog(env, i + insn->imm + 1);
1817                 } else {
1818                         ret = add_kfunc_call(env, insn->imm);
1819                 }
1820
1821                 if (ret < 0)
1822                         return ret;
1823         }
1824
1825         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1826          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1827          */
1828         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1829
1830         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
1831                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1832                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1833
1834         return 0;
1835 }
1836
1837 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1838 {
1839         int i, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1840         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1841         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1842         int insn_cnt = env->prog->len;
1843
1844         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1845         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1846         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1847         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1848                 u8 code = insn[i].code;
1849
1850                 if (code == (BPF_JMP | BPF_CALL) &&
1851                     insn[i].imm == BPF_FUNC_tail_call &&
1852                     insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1853                         subprog[cur_subprog].has_tail_call = true;
1854                 if (BPF_CLASS(code) == BPF_LD &&
1855                     (BPF_MODE(code) == BPF_ABS || BPF_MODE(code) == BPF_IND))
1856                         subprog[cur_subprog].has_ld_abs = true;
1857                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP && BPF_CLASS(code) != BPF_JMP32)
1858                         goto next;
1859                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1860                         goto next;
1861                 off = i + insn[i].off + 1;
1862                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1863                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1864                         return -EINVAL;
1865                 }
1866 next:
1867                 if (i == subprog_end - 1) {
1868                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1869                          * the last insn of the subprog should be either exit
1870                          * or unconditional jump back
1871                          */
1872                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1873                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1874                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1875                                 return -EINVAL;
1876                         }
1877                         subprog_start = subprog_end;
1878                         cur_subprog++;
1879                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1880                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1881                 }
1882         }
1883         return 0;
1884 }
1885
1886 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1887  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1888  */
1889 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1890                          const struct bpf_reg_state *state,
1891                          struct bpf_reg_state *parent, u8 flag)
1892 {
1893         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1894         int cnt = 0;
1895
1896         while (parent) {
1897                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1898                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1899                         break;
1900                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1901                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1902                                 reg_type_str[parent->type],
1903                                 parent->var_off.value, parent->off);
1904                         return -EFAULT;
1905                 }
1906                 /* The first condition is more likely to be true than the
1907                  * second, checked it first.
1908                  */
1909                 if ((parent->live & REG_LIVE_READ) == flag ||
1910                     parent->live & REG_LIVE_READ64)
1911                         /* The parentage chain never changes and
1912                          * this parent was already marked as LIVE_READ.
1913                          * There is no need to keep walking the chain again and
1914                          * keep re-marking all parents as LIVE_READ.
1915                          * This case happens when the same register is read
1916                          * multiple times without writes into it in-between.
1917                          * Also, if parent has the stronger REG_LIVE_READ64 set,
1918                          * then no need to set the weak REG_LIVE_READ32.
1919                          */
1920                         break;
1921                 /* ... then we depend on parent's value */
1922                 parent->live |= flag;
1923                 /* REG_LIVE_READ64 overrides REG_LIVE_READ32. */
1924                 if (flag == REG_LIVE_READ64)
1925                         parent->live &= ~REG_LIVE_READ32;
1926                 state = parent;
1927                 parent = state->parent;
1928                 writes = true;
1929                 cnt++;
1930         }
1931
1932         if (env->longest_mark_read_walk < cnt)
1933                 env->longest_mark_read_walk = cnt;
1934         return 0;
1935 }
1936
1937 /* This function is supposed to be used by the following 32-bit optimization
1938  * code only. It returns TRUE if the source or destination register operates
1939  * on 64-bit, otherwise return FALSE.
1940  */
1941 static bool is_reg64(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
1942                      u32 regno, struct bpf_reg_state *reg, enum reg_arg_type t)
1943 {
1944         u8 code, class, op;
1945
1946         code = insn->code;
1947         class = BPF_CLASS(code);
1948         op = BPF_OP(code);
1949         if (class == BPF_JMP) {
1950                 /* BPF_EXIT for "main" will reach here. Return TRUE
1951                  * conservatively.
1952                  */
1953                 if (op == BPF_EXIT)
1954                         return true;
1955                 if (op == BPF_CALL) {
1956                         /* BPF to BPF call will reach here because of marking
1957                          * caller saved clobber with DST_OP_NO_MARK for which we
1958                          * don't care the register def because they are anyway
1959                          * marked as NOT_INIT already.
1960                          */
1961                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1962                                 return false;
1963                         /* Helper call will reach here because of arg type
1964                          * check, conservatively return TRUE.
1965                          */
1966                         if (t == SRC_OP)
1967                                 return true;
1968
1969                         return false;
1970                 }
1971         }
1972
1973         if (class == BPF_ALU64 || class == BPF_JMP ||
1974             /* BPF_END always use BPF_ALU class. */
1975             (class == BPF_ALU && op == BPF_END && insn->imm == 64))
1976                 return true;
1977
1978         if (class == BPF_ALU || class == BPF_JMP32)
1979                 return false;
1980
1981         if (class == BPF_LDX) {
1982                 if (t != SRC_OP)
1983                         return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1984                 /* LDX source must be ptr. */
1985                 return true;
1986         }
1987
1988         if (class == BPF_STX) {
1989                 /* BPF_STX (including atomic variants) has multiple source
1990                  * operands, one of which is a ptr. Check whether the caller is
1991                  * asking about it.
1992                  */
1993                 if (t == SRC_OP && reg->type != SCALAR_VALUE)
1994                         return true;
1995                 return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1996         }
1997
1998         if (class == BPF_LD) {
1999                 u8 mode = BPF_MODE(code);
2000
2001                 /* LD_IMM64 */
2002                 if (mode == BPF_IMM)
2003                         return true;
2004
2005                 /* Both LD_IND and LD_ABS return 32-bit data. */
2006                 if (t != SRC_OP)
2007                         return  false;
2008
2009                 /* Implicit ctx ptr. */
2010                 if (regno == BPF_REG_6)
2011                         return true;
2012
2013                 /* Explicit source could be any width. */
2014                 return true;
2015         }
2016
2017         if (class == BPF_ST)
2018                 /* The only source register for BPF_ST is a ptr. */
2019                 return true;
2020
2021         /* Conservatively return true at default. */
2022         return true;
2023 }
2024
2025 /* Return the regno defined by the insn, or -1. */
2026 static int insn_def_regno(const struct bpf_insn *insn)
2027 {
2028         switch (BPF_CLASS(insn->code)) {
2029         case BPF_JMP:
2030         case BPF_JMP32:
2031         case BPF_ST:
2032                 return -1;
2033         case BPF_STX:
2034                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ATOMIC &&
2035                     (insn->imm & BPF_FETCH)) {
2036                         if (insn->imm == BPF_CMPXCHG)
2037                                 return BPF_REG_0;
2038                         else
2039                                 return insn->src_reg;
2040                 } else {
2041                         return -1;
2042                 }
2043         default:
2044                 return insn->dst_reg;
2045         }
2046 }
2047
2048 /* Return TRUE if INSN has defined any 32-bit value explicitly. */
2049 static bool insn_has_def32(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2050 {
2051         int dst_reg = insn_def_regno(insn);
2052
2053         if (dst_reg == -1)
2054                 return false;
2055
2056         return !is_reg64(env, insn, dst_reg, NULL, DST_OP);
2057 }
2058
2059 static void mark_insn_zext(struct bpf_verifier_env *env,
2060                            struct bpf_reg_state *reg)
2061 {
2062         s32 def_idx = reg->subreg_def;
2063
2064         if (def_idx == DEF_NOT_SUBREG)
2065                 return;
2066
2067         env->insn_aux_data[def_idx - 1].zext_dst = true;
2068         /* The dst will be zero extended, so won't be sub-register anymore. */
2069         reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
2070 }
2071
2072 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2073                          enum reg_arg_type t)
2074 {
2075         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2076         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2077         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + env->insn_idx;
2078         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
2079         bool rw64;
2080
2081         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
2082                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
2083                 return -EINVAL;
2084         }
2085
2086         reg = &regs[regno];
2087         rw64 = is_reg64(env, insn, regno, reg, t);
2088         if (t == SRC_OP) {
2089                 /* check whether register used as source operand can be read */
2090                 if (reg->type == NOT_INIT) {
2091                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
2092                         return -EACCES;
2093                 }
2094                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
2095                 if (regno == BPF_REG_FP)
2096                         return 0;
2097
2098                 if (rw64)
2099                         mark_insn_zext(env, reg);
2100
2101                 return mark_reg_read(env, reg, reg->parent,
2102                                      rw64 ? REG_LIVE_READ64 : REG_LIVE_READ32);
2103         } else {
2104                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
2105                 if (regno == BPF_REG_FP) {
2106                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
2107                         return -EACCES;
2108                 }
2109                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2110                 reg->subreg_def = rw64 ? DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
2111                 if (t == DST_OP)
2112                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
2113         }
2114         return 0;
2115 }
2116
2117 /* for any branch, call, exit record the history of jmps in the given state */
2118 static int push_jmp_history(struct bpf_verifier_env *env,
2119                             struct bpf_verifier_state *cur)
2120 {
2121         u32 cnt = cur->jmp_history_cnt;
2122         struct bpf_idx_pair *p;
2123
2124         cnt++;
2125         p = krealloc(cur->jmp_history, cnt * sizeof(*p), GFP_USER);
2126         if (!p)
2127                 return -ENOMEM;
2128         p[cnt - 1].idx = env->insn_idx;
2129         p[cnt - 1].prev_idx = env->prev_insn_idx;
2130         cur->jmp_history = p;
2131         cur->jmp_history_cnt = cnt;
2132         return 0;
2133 }
2134
2135 /* Backtrack one insn at a time. If idx is not at the top of recorded
2136  * history then previous instruction came from straight line execution.
2137  */
2138 static int get_prev_insn_idx(struct bpf_verifier_state *st, int i,
2139                              u32 *history)
2140 {
2141         u32 cnt = *history;
2142
2143         if (cnt && st->jmp_history[cnt - 1].idx == i) {
2144                 i = st->jmp_history[cnt - 1].prev_idx;
2145                 (*history)--;
2146         } else {
2147                 i--;
2148         }
2149         return i;
2150 }
2151
2152 static const char *disasm_kfunc_name(void *data, const struct bpf_insn *insn)
2153 {
2154         const struct btf_type *func;
2155
2156         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL)
2157                 return NULL;
2158
2159         func = btf_type_by_id(btf_vmlinux, insn->imm);
2160         return btf_name_by_offset(btf_vmlinux, func->name_off);
2161 }
2162
2163 /* For given verifier state backtrack_insn() is called from the last insn to
2164  * the first insn. Its purpose is to compute a bitmask of registers and
2165  * stack slots that needs precision in the parent verifier state.
2166  */
2167 static int backtrack_insn(struct bpf_verifier_env *env, int idx,
2168                           u32 *reg_mask, u64 *stack_mask)
2169 {
2170         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
2171                 .cb_call        = disasm_kfunc_name,
2172                 .cb_print       = verbose,
2173                 .private_data   = env,
2174         };
2175         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + idx;
2176         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
2177         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2178         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
2179         u32 dreg = 1u << insn->dst_reg;
2180         u32 sreg = 1u << insn->src_reg;
2181         u32 spi;
2182
2183         if (insn->code == 0)
2184                 return 0;
2185         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
2186                 verbose(env, "regs=%x stack=%llx before ", *reg_mask, *stack_mask);
2187                 verbose(env, "%d: ", idx);
2188                 print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
2189         }
2190
2191         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
2192                 if (!(*reg_mask & dreg))
2193                         return 0;
2194                 if (opcode == BPF_MOV) {
2195                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2196                                 /* dreg = sreg
2197                                  * dreg needs precision after this insn
2198                                  * sreg needs precision before this insn
2199                                  */
2200                                 *reg_mask &= ~dreg;
2201                                 *reg_mask |= sreg;
2202                         } else {
2203                                 /* dreg = K
2204                                  * dreg needs precision after this insn.
2205                                  * Corresponding register is already marked
2206                                  * as precise=true in this verifier state.
2207                                  * No further markings in parent are necessary
2208                                  */
2209                                 *reg_mask &= ~dreg;
2210                         }
2211                 } else {
2212                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2213                                 /* dreg += sreg
2214                                  * both dreg and sreg need precision
2215                                  * before this insn
2216                                  */
2217                                 *reg_mask |= sreg;
2218                         } /* else dreg += K
2219                            * dreg still needs precision before this insn
2220                            */
2221                 }
2222         } else if (class == BPF_LDX) {
2223                 if (!(*reg_mask & dreg))
2224                         return 0;
2225                 *reg_mask &= ~dreg;
2226
2227                 /* scalars can only be spilled into stack w/o losing precision.
2228                  * Load from any other memory can be zero extended.
2229                  * The desire to keep that precision is already indicated
2230                  * by 'precise' mark in corresponding register of this state.
2231                  * No further tracking necessary.
2232                  */
2233                 if (insn->src_reg != BPF_REG_FP)
2234                         return 0;
2235                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
2236                         return 0;
2237
2238                 /* dreg = *(u64 *)[fp - off] was a fill from the stack.
2239                  * that [fp - off] slot contains scalar that needs to be
2240                  * tracked with precision
2241                  */
2242                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
2243                 if (spi >= 64) {
2244                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
2245                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2246                         return -EFAULT;
2247                 }
2248                 *stack_mask |= 1ull << spi;
2249         } else if (class == BPF_STX || class == BPF_ST) {
2250                 if (*reg_mask & dreg)
2251                         /* stx & st shouldn't be using _scalar_ dst_reg
2252                          * to access memory. It means backtracking
2253                          * encountered a case of pointer subtraction.
2254                          */
2255                         return -ENOTSUPP;
2256                 /* scalars can only be spilled into stack */
2257                 if (insn->dst_reg != BPF_REG_FP)
2258                         return 0;
2259                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
2260                         return 0;
2261                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
2262                 if (spi >= 64) {
2263                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
2264                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2265                         return -EFAULT;
2266                 }
2267                 if (!(*stack_mask & (1ull << spi)))
2268                         return 0;
2269                 *stack_mask &= ~(1ull << spi);
2270                 if (class == BPF_STX)
2271                         *reg_mask |= sreg;
2272         } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
2273                 if (opcode == BPF_CALL) {
2274                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
2275                                 return -ENOTSUPP;
2276                         /* regular helper call sets R0 */
2277                         *reg_mask &= ~1;
2278                         if (*reg_mask & 0x3f) {
2279                                 /* if backtracing was looking for registers R1-R5
2280                                  * they should have been found already.
2281                                  */
2282                                 verbose(env, "BUG regs %x\n", *reg_mask);
2283                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2284                                 return -EFAULT;
2285                         }
2286                 } else if (opcode == BPF_EXIT) {
2287                         return -ENOTSUPP;
2288                 }
2289         } else if (class == BPF_LD) {
2290                 if (!(*reg_mask & dreg))
2291                         return 0;
2292                 *reg_mask &= ~dreg;
2293                 /* It's ld_imm64 or ld_abs or ld_ind.
2294                  * For ld_imm64 no further tracking of precision
2295                  * into parent is necessary
2296                  */
2297                 if (mode == BPF_IND || mode == BPF_ABS)
2298                         /* to be analyzed */
2299                         return -ENOTSUPP;
2300         }
2301         return 0;
2302 }
2303
2304 /* the scalar precision tracking algorithm:
2305  * . at the start all registers have precise=false.
2306  * . scalar ranges are tracked as normal through alu and jmp insns.
2307  * . once precise value of the scalar register is used in:
2308  *   .  ptr + scalar alu
2309  *   . if (scalar cond K|scalar)
2310  *   .  helper_call(.., scalar, ...) where ARG_CONST is expected
2311  *   backtrack through the verifier states and mark all registers and
2312  *   stack slots with spilled constants that these scalar regisers
2313  *   should be precise.
2314  * . during state pruning two registers (or spilled stack slots)
2315  *   are equivalent if both are not precise.
2316  *
2317  * Note the verifier cannot simply walk register parentage chain,
2318  * since many different registers and stack slots could have been
2319  * used to compute single precise scalar.
2320  *
2321  * The approach of starting with precise=true for all registers and then
2322  * backtrack to mark a register as not precise when the verifier detects
2323  * that program doesn't care about specific value (e.g., when helper
2324  * takes register as ARG_ANYTHING parameter) is not safe.
2325  *
2326  * It's ok to walk single parentage chain of the verifier states.
2327  * It's possible that this backtracking will go all the way till 1st insn.
2328  * All other branches will be explored for needing precision later.
2329  *
2330  * The backtracking needs to deal with cases like:
2331  *   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)
2332  * r9 -= r8
2333  * r5 = r9
2334  * if r5 > 0x79f goto pc+7
2335  *    R5_w=inv(id=0,umax_value=1951,var_off=(0x0; 0x7ff))
2336  * r5 += 1
2337  * ...
2338  * call bpf_perf_event_output#25
2339  *   where .arg5_type = ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO
2340  *
2341  * and this case:
2342  * r6 = 1
2343  * call foo // uses callee's r6 inside to compute r0
2344  * r0 += r6
2345  * if r0 == 0 goto
2346  *
2347  * to track above reg_mask/stack_mask needs to be independent for each frame.
2348  *
2349  * Also if parent's curframe > frame where backtracking started,
2350  * the verifier need to mark registers in both frames, otherwise callees
2351  * may incorrectly prune callers. This is similar to
2352  * commit 7640ead93924 ("bpf: verifier: make sure callees don't prune with caller differences")
2353  *
2354  * For now backtracking falls back into conservative marking.
2355  */
2356 static void mark_all_scalars_precise(struct bpf_verifier_env *env,
2357                                      struct bpf_verifier_state *st)
2358 {
2359         struct bpf_func_state *func;
2360         struct bpf_reg_state *reg;
2361         int i, j;
2362
2363         /* big hammer: mark all scalars precise in this path.
2364          * pop_stack may still get !precise scalars.
2365          */
2366         for (; st; st = st->parent)
2367                 for (i = 0; i <= st->curframe; i++) {
2368                         func = st->frame[i];
2369                         for (j = 0; j < BPF_REG_FP; j++) {
2370                                 reg = &func->regs[j];
2371                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
2372                                         continue;
2373                                 reg->precise = true;
2374                         }
2375                         for (j = 0; j < func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; j++) {
2376                                 if (func->stack[j].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2377                                         continue;
2378                                 reg = &func->stack[j].spilled_ptr;
2379                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
2380                                         continue;
2381                                 reg->precise = true;
2382                         }
2383                 }
2384 }
2385
2386 static int __mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2387                                   int spi)
2388 {
2389         struct bpf_verifier_state *st = env->cur_state;
2390         int first_idx = st->first_insn_idx;
2391         int last_idx = env->insn_idx;
2392         struct bpf_func_state *func;
2393         struct bpf_reg_state *reg;
2394         u32 reg_mask = regno >= 0 ? 1u << regno : 0;
2395         u64 stack_mask = spi >= 0 ? 1ull << spi : 0;
2396         bool skip_first = true;
2397         bool new_marks = false;
2398         int i, err;
2399
2400         if (!env->bpf_capable)
2401                 return 0;
2402
2403         func = st->frame[st->curframe];
2404         if (regno >= 0) {
2405                 reg = &func->regs[regno];
2406                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2407                         WARN_ONCE(1, "backtracing misuse");
2408                         return -EFAULT;
2409                 }
2410                 if (!reg->precise)
2411                         new_marks = true;
2412                 else
2413                         reg_mask = 0;
2414                 reg->precise = true;
2415         }
2416
2417         while (spi >= 0) {
2418                 if (func->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
2419                         stack_mask = 0;
2420                         break;
2421                 }
2422                 reg = &func->stack[spi].spilled_ptr;
2423                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2424                         stack_mask = 0;
2425                         break;
2426                 }
2427                 if (!reg->precise)
2428                         new_marks = true;
2429                 else
2430                         stack_mask = 0;
2431                 reg->precise = true;
2432                 break;
2433         }
2434
2435         if (!new_marks)
2436                 return 0;
2437         if (!reg_mask && !stack_mask)
2438                 return 0;
2439         for (;;) {
2440                 DECLARE_BITMAP(mask, 64);
2441                 u32 history = st->jmp_history_cnt;
2442
2443                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
2444                         verbose(env, "last_idx %d first_idx %d\n", last_idx, first_idx);
2445                 for (i = last_idx;;) {
2446                         if (skip_first) {
2447                                 err = 0;
2448                                 skip_first = false;
2449                         } else {
2450                                 err = backtrack_insn(env, i, &reg_mask, &stack_mask);
2451                         }
2452                         if (err == -ENOTSUPP) {
2453                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
2454                                 return 0;
2455                         } else if (err) {
2456                                 return err;
2457                         }
2458                         if (!reg_mask && !stack_mask)
2459                                 /* Found assignment(s) into tracked register in this state.
2460                                  * Since this state is already marked, just return.
2461                                  * Nothing to be tracked further in the parent state.
2462                                  */
2463                                 return 0;
2464                         if (i == first_idx)
2465                                 break;
2466                         i = get_prev_insn_idx(st, i, &history);
2467                         if (i >= env->prog->len) {
2468                                 /* This can happen if backtracking reached insn 0
2469                                  * and there are still reg_mask or stack_mask
2470                                  * to backtrack.
2471                                  * It means the backtracking missed the spot where
2472                                  * particular register was initialized with a constant.
2473                                  */
2474                                 verbose(env, "BUG backtracking idx %d\n", i);
2475                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2476                                 return -EFAULT;
2477                         }
2478                 }
2479                 st = st->parent;
2480                 if (!st)
2481                         break;
2482
2483                 new_marks = false;
2484                 func = st->frame[st->curframe];
2485                 bitmap_from_u64(mask, reg_mask);
2486                 for_each_set_bit(i, mask, 32) {
2487                         reg = &func->regs[i];
2488                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2489                                 reg_mask &= ~(1u << i);
2490                                 continue;
2491                         }
2492                         if (!reg->precise)
2493                                 new_marks = true;
2494                         reg->precise = true;
2495                 }
2496
2497                 bitmap_from_u64(mask, stack_mask);
2498                 for_each_set_bit(i, mask, 64) {
2499                         if (i >= func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE) {
2500                                 /* the sequence of instructions:
2501                                  * 2: (bf) r3 = r10
2502                                  * 3: (7b) *(u64 *)(r3 -8) = r0
2503                                  * 4: (79) r4 = *(u64 *)(r10 -8)
2504                                  * doesn't contain jmps. It's backtracked
2505                                  * as a single block.
2506                                  * During backtracking insn 3 is not recognized as
2507                                  * stack access, so at the end of backtracking
2508                                  * stack slot fp-8 is still marked in stack_mask.
2509                                  * However the parent state may not have accessed
2510                                  * fp-8 and it's "unallocated" stack space.
2511                                  * In such case fallback to conservative.
2512                                  */
2513                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
2514                                 return 0;
2515                         }
2516
2517                         if (func->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
2518                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
2519                                 continue;
2520                         }
2521                         reg = &func->stack[i].spilled_ptr;
2522                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2523                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
2524                                 continue;
2525                         }
2526                         if (!reg->precise)
2527                                 new_marks = true;
2528                         reg->precise = true;
2529                 }
2530                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
2531                         print_verifier_state(env, func);
2532                         verbose(env, "parent %s regs=%x stack=%llx marks\n",
2533                                 new_marks ? "didn't have" : "already had",
2534                                 reg_mask, stack_mask);
2535                 }
2536
2537                 if (!reg_mask && !stack_mask)
2538                         break;
2539                 if (!new_marks)
2540                         break;
2541
2542                 last_idx = st->last_insn_idx;
2543                 first_idx = st->first_insn_idx;
2544         }
2545         return 0;
2546 }
2547
2548 static int mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2549 {
2550         return __mark_chain_precision(env, regno, -1);
2551 }
2552
2553 static int mark_chain_precision_stack(struct bpf_verifier_env *env, int spi)
2554 {
2555         return __mark_chain_precision(env, -1, spi);
2556 }
2557
2558 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
2559 {
2560         switch (type) {
2561         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2562         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
2563         case PTR_TO_STACK:
2564         case PTR_TO_CTX:
2565         case PTR_TO_PACKET:
2566         case PTR_TO_PACKET_META:
2567         case PTR_TO_PACKET_END:
2568         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
2569         case CONST_PTR_TO_MAP:
2570         case PTR_TO_SOCKET:
2571         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
2572         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2573         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
2574         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2575         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
2576         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2577         case PTR_TO_BTF_ID:
2578         case PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL:
2579         case PTR_TO_RDONLY_BUF:
2580         case PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL:
2581         case PTR_TO_RDWR_BUF:
2582         case PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL:
2583         case PTR_TO_PERCPU_BTF_ID:
2584         case PTR_TO_MEM:
2585         case PTR_TO_MEM_OR_NULL:
2586         case PTR_TO_FUNC:
2587         case PTR_TO_MAP_KEY:
2588                 return true;
2589         default:
2590                 return false;
2591         }
2592 }
2593
2594 /* Does this register contain a constant zero? */
2595 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
2596 {
2597         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
2598 }
2599
2600 static bool register_is_const(struct bpf_reg_state *reg)
2601 {
2602         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off);
2603 }
2604
2605 static bool __is_scalar_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
2606 {
2607         return tnum_is_unknown(reg->var_off) &&
2608                reg->smin_value == S64_MIN && reg->smax_value == S64_MAX &&
2609                reg->umin_value == 0 && reg->umax_value == U64_MAX &&
2610                reg->s32_min_value == S32_MIN && reg->s32_max_value == S32_MAX &&
2611                reg->u32_min_value == 0 && reg->u32_max_value == U32_MAX;
2612 }
2613
2614 static bool register_is_bounded(struct bpf_reg_state *reg)
2615 {
2616         return reg->type == SCALAR_VALUE && !__is_scalar_unbounded(reg);
2617 }
2618
2619 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
2620                                const struct bpf_reg_state *reg)
2621 {
2622         if (allow_ptr_leaks)
2623                 return false;
2624
2625         return reg->type != SCALAR_VALUE;
2626 }
2627
2628 static void save_register_state(struct bpf_func_state *state,
2629                                 int spi, struct bpf_reg_state *reg)
2630 {
2631         int i;
2632
2633         state->stack[spi].spilled_ptr = *reg;
2634         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2635
2636         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2637                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
2638 }
2639
2640 /* check_stack_{read,write}_fixed_off functions track spill/fill of registers,
2641  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
2642  */
2643 static int check_stack_write_fixed_off(struct bpf_verifier_env *env,
2644                                        /* stack frame we're writing to */
2645                                        struct bpf_func_state *state,
2646                                        int off, int size, int value_regno,
2647                                        int insn_idx)
2648 {
2649         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
2650         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
2651         u32 dst_reg = env->prog->insnsi[insn_idx].dst_reg;
2652         struct bpf_reg_state *reg = NULL;
2653
2654         err = grow_stack_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE));
2655         if (err)
2656                 return err;
2657         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
2658          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
2659          */
2660         if (!env->allow_ptr_leaks &&
2661             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
2662             size != BPF_REG_SIZE) {
2663                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
2664                 return -EACCES;
2665         }
2666
2667         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
2668         if (value_regno >= 0)
2669                 reg = &cur->regs[value_regno];
2670         if (!env->bypass_spec_v4) {
2671                 bool sanitize = reg && is_spillable_regtype(reg->type);
2672
2673                 for (i = 0; i < size; i++) {
2674                         if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_INVALID) {
2675                                 sanitize = true;
2676                                 break;
2677                         }
2678                 }
2679
2680                 if (sanitize)
2681                         env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_spill = true;
2682         }
2683
2684         if (reg && size == BPF_REG_SIZE && register_is_bounded(reg) &&
2685             !register_is_null(reg) && env->bpf_capable) {
2686                 if (dst_reg != BPF_REG_FP) {
2687                         /* The backtracking logic can only recognize explicit
2688                          * stack slot address like [fp - 8]. Other spill of
2689                          * scalar via different register has to be conservative.
2690                          * Backtrack from here and mark all registers as precise
2691                          * that contributed into 'reg' being a constant.
2692                          */
2693                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2694                         if (err)
2695                                 return err;
2696                 }
2697                 save_register_state(state, spi, reg);
2698         } else if (reg && is_spillable_regtype(reg->type)) {
2699                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
2700                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2701                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
2702                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
2703                         return -EACCES;
2704                 }
2705                 if (state != cur && reg->type == PTR_TO_STACK) {
2706                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
2707                         return -EINVAL;
2708                 }
2709                 save_register_state(state, spi, reg);
2710         } else {
2711                 u8 type = STACK_MISC;
2712
2713                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
2714                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
2715                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
2716                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
2717                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2718                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
2719
2720                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
2721                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
2722                  * when stack slots are partially written.
2723                  * This heuristic means that read propagation will be
2724                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
2725                  * to stack slots all the way to first state when programs
2726                  * writes+reads less than 8 bytes
2727                  */
2728                 if (size == BPF_REG_SIZE)
2729                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2730
2731                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
2732                 if (reg && register_is_null(reg)) {
2733                         /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
2734                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2735                         if (err)
2736                                 return err;
2737                         type = STACK_ZERO;
2738                 }
2739
2740                 /* Mark slots affected by this stack write. */
2741                 for (i = 0; i < size; i++)
2742                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
2743                                 type;
2744         }
2745         return 0;
2746 }
2747
2748 /* Write the stack: 'stack[ptr_regno + off] = value_regno'. 'ptr_regno' is
2749  * known to contain a variable offset.
2750  * This function checks whether the write is permitted and conservatively
2751  * tracks the effects of the write, considering that each stack slot in the
2752  * dynamic range is potentially written to.
2753  *
2754  * 'off' includes 'regno->off'.
2755  * 'value_regno' can be -1, meaning that an unknown value is being written to
2756  * the stack.
2757  *
2758  * Spilled pointers in range are not marked as written because we don't know
2759  * what's going to be actually written. This means that read propagation for
2760  * future reads cannot be terminated by this write.
2761  *
2762  * For privileged programs, uninitialized stack slots are considered
2763  * initialized by this write (even though we don't know exactly what offsets
2764  * are going to be written to). The idea is that we don't want the verifier to
2765  * reject future reads that access slots written to through variable offsets.
2766  */
2767 static int check_stack_write_var_off(struct bpf_verifier_env *env,
2768                                      /* func where register points to */
2769                                      struct bpf_func_state *state,
2770                                      int ptr_regno, int off, int size,
2771                                      int value_regno, int insn_idx)
2772 {
2773         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
2774         int min_off, max_off;
2775         int i, err;
2776         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, *value_reg = NULL;
2777         bool writing_zero = false;
2778         /* set if the fact that we're writing a zero is used to let any
2779          * stack slots remain STACK_ZERO
2780          */
2781         bool zero_used = false;
2782
2783         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
2784         ptr_reg = &cur->regs[ptr_regno];
2785         min_off = ptr_reg->smin_value + off;
2786         max_off = ptr_reg->smax_value + off + size;
2787         if (value_regno >= 0)
2788                 value_reg = &cur->regs[value_regno];
2789         if (value_reg && register_is_null(value_reg))
2790                 writing_zero = true;
2791
2792         err = grow_stack_state(state, round_up(-min_off, BPF_REG_SIZE));
2793         if (err)
2794                 return err;
2795
2796
2797         /* Variable offset writes destroy any spilled pointers in range. */
2798         for (i = min_off; i < max_off; i++) {
2799                 u8 new_type, *stype;
2800                 int slot, spi;
2801
2802                 slot = -i - 1;
2803                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2804                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
2805
2806                 if (!env->allow_ptr_leaks
2807                                 && *stype != NOT_INIT
2808                                 && *stype != SCALAR_VALUE) {
2809                         /* Reject the write if there's are spilled pointers in
2810                          * range. If we didn't reject here, the ptr status
2811                          * would be erased below (even though not all slots are
2812                          * actually overwritten), possibly opening the door to
2813                          * leaks.
2814                          */
2815                         verbose(env, "spilled ptr in range of var-offset stack write; insn %d, ptr off: %d",
2816                                 insn_idx, i);
2817                         return -EINVAL;
2818                 }
2819
2820                 /* Erase all spilled pointers. */
2821                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
2822
2823                 /* Update the slot type. */
2824                 new_type = STACK_MISC;
2825                 if (writing_zero && *stype == STACK_ZERO) {
2826                         new_type = STACK_ZERO;
2827                         zero_used = true;
2828                 }
2829                 /* If the slot is STACK_INVALID, we check whether it's OK to
2830                  * pretend that it will be initialized by this write. The slot
2831                  * might not actually be written to, and so if we mark it as
2832                  * initialized future reads might leak uninitialized memory.
2833                  * For privileged programs, we will accept such reads to slots
2834                  * that may or may not be written because, if we're reject
2835                  * them, the error would be too confusing.
2836                  */
2837                 if (*stype == STACK_INVALID && !env->allow_uninit_stack) {
2838                         verbose(env, "uninit stack in range of var-offset write prohibited for !root; insn %d, off: %d",
2839                                         insn_idx, i);
2840                         return -EINVAL;
2841                 }
2842                 *stype = new_type;
2843         }
2844         if (zero_used) {
2845                 /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
2846                 err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2847                 if (err)
2848                         return err;
2849         }
2850         return 0;
2851 }
2852
2853 /* When register 'dst_regno' is assigned some values from stack[min_off,
2854  * max_off), we set the register's type according to the types of the
2855  * respective stack slots. If all the stack values are known to be zeros, then
2856  * so is the destination reg. Otherwise, the register is considered to be
2857  * SCALAR. This function does not deal with register filling; the caller must
2858  * ensure that all spilled registers in the stack range have been marked as
2859  * read.
2860  */
2861 static void mark_reg_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
2862                                 /* func where src register points to */
2863                                 struct bpf_func_state *ptr_state,
2864                                 int min_off, int max_off, int dst_regno)
2865 {
2866         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2867         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2868         int i, slot, spi;
2869         u8 *stype;
2870         int zeros = 0;
2871
2872         for (i = min_off; i < max_off; i++) {
2873                 slot = -i - 1;
2874                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2875                 stype = ptr_state->stack[spi].slot_type;
2876                 if (stype[slot % BPF_REG_SIZE] != STACK_ZERO)
2877                         break;
2878                 zeros++;
2879         }
2880         if (zeros == max_off - min_off) {
2881                 /* any access_size read into register is zero extended,
2882                  * so the whole register == const_zero
2883                  */
2884                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[dst_regno]);
2885                 /* backtracking doesn't support STACK_ZERO yet,
2886                  * so mark it precise here, so that later
2887                  * backtracking can stop here.
2888                  * Backtracking may not need this if this register
2889                  * doesn't participate in pointer adjustment.
2890                  * Forward propagation of precise flag is not
2891                  * necessary either. This mark is only to stop
2892                  * backtracking. Any register that contributed
2893                  * to const 0 was marked precise before spill.
2894                  */
2895                 state->regs[dst_regno].precise = true;
2896         } else {
2897                 /* have read misc data from the stack */
2898                 mark_reg_unknown(env, state->regs, dst_regno);
2899         }
2900         state->regs[dst_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2901 }
2902
2903 /* Read the stack at 'off' and put the results into the register indicated by
2904  * 'dst_regno'. It handles reg filling if the addressed stack slot is a
2905  * spilled reg.
2906  *
2907  * 'dst_regno' can be -1, meaning that the read value is not going to a
2908  * register.
2909  *
2910  * The access is assumed to be within the current stack bounds.
2911  */
2912 static int check_stack_read_fixed_off(struct bpf_verifier_env *env,
2913                                       /* func where src register points to */
2914                                       struct bpf_func_state *reg_state,
2915                                       int off, int size, int dst_regno)
2916 {
2917         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2918         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2919         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2920         struct bpf_reg_state *reg;
2921         u8 *stype;
2922
2923         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
2924         reg = &reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
2925
2926         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
2927                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2928                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2929                                 verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
2930                                 verbose(env, "invalid size of register fill\n");
2931                                 return -EACCES;
2932                         }
2933                         if (dst_regno >= 0) {
2934                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, dst_regno);
2935                                 state->regs[dst_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2936                         }
2937                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2938                         return 0;
2939                 }
2940                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
2941                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
2942                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
2943                                 return -EACCES;
2944                         }
2945                 }
2946
2947                 if (dst_regno >= 0) {
2948                         /* restore register state from stack */
2949                         state->regs[dst_regno] = *reg;
2950                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
2951                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
2952                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
2953                          */
2954                         state->regs[dst_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2955                 } else if (__is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg)) {
2956                         /* If dst_regno==-1, the caller is asking us whether
2957                          * it is acceptable to use this value as a SCALAR_VALUE
2958                          * (e.g. for XADD).
2959                          * We must not allow unprivileged callers to do that
2960                          * with spilled pointers.
2961                          */
2962                         verbose(env, "leaking pointer from stack off %d\n",
2963                                 off);
2964                         return -EACCES;
2965                 }
2966                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2967         } else {
2968                 u8 type;
2969
2970                 for (i = 0; i < size; i++) {
2971                         type = stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE];
2972                         if (type == STACK_MISC)
2973                                 continue;
2974                         if (type == STACK_ZERO)
2975                                 continue;
2976                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
2977                                 off, i, size);
2978                         return -EACCES;
2979                 }
2980                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2981                 if (dst_regno >= 0)
2982                         mark_reg_stack_read(env, reg_state, off, off + size, dst_regno);
2983         }
2984         return 0;
2985 }
2986
2987 enum stack_access_src {
2988         ACCESS_DIRECT = 1,  /* the access is performed by an instruction */
2989         ACCESS_HELPER = 2,  /* the access is performed by a helper */
2990 };
2991
2992 static int check_stack_range_initialized(struct bpf_verifier_env *env,
2993                                          int regno, int off, int access_size,
2994                                          bool zero_size_allowed,
2995                                          enum stack_access_src type,
2996                                          struct bpf_call_arg_meta *meta);
2997
2998 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2999 {
3000         return cur_regs(env) + regno;
3001 }
3002
3003 /* Read the stack at 'ptr_regno + off' and put the result into the register
3004  * 'dst_regno'.
3005  * 'off' includes the pointer register's fixed offset(i.e. 'ptr_regno.off'),
3006  * but not its variable offset.
3007  * 'size' is assumed to be <= reg size and the access is assumed to be aligned.
3008  *
3009  * As opposed to check_stack_read_fixed_off, this function doesn't deal with
3010  * filling registers (i.e. reads of spilled register cannot be detected when
3011  * the offset is not fixed). We conservatively mark 'dst_regno' as containing
3012  * SCALAR_VALUE. That's why we assert that the 'ptr_regno' has a variable
3013  * offset; for a fixed offset check_stack_read_fixed_off should be used
3014  * instead.
3015  */
3016 static int check_stack_read_var_off(struct bpf_verifier_env *env,
3017                                     int ptr_regno, int off, int size, int dst_regno)
3018 {
3019         /* The state of the source register. */
3020         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, ptr_regno);
3021         struct bpf_func_state *ptr_state = func(env, reg);
3022         int err;
3023         int min_off, max_off;
3024
3025         /* Note that we pass a NULL meta, so raw access will not be permitted.
3026          */
3027         err = check_stack_range_initialized(env, ptr_regno, off, size,
3028                                             false, ACCESS_DIRECT, NULL);
3029         if (err)
3030                 return err;
3031
3032         min_off = reg->smin_value + off;
3033         max_off = reg->smax_value + off;
3034         mark_reg_stack_read(env, ptr_state, min_off, max_off + size, dst_regno);
3035         return 0;
3036 }
3037
3038 /* check_stack_read dispatches to check_stack_read_fixed_off or
3039  * check_stack_read_var_off.
3040  *
3041  * The caller must ensure that the offset falls within the allocated stack
3042  * bounds.
3043  *
3044  * 'dst_regno' is a register which will receive the value from the stack. It
3045  * can be -1, meaning that the read value is not going to a register.
3046  */
3047 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
3048                             int ptr_regno, int off, int size,
3049                             int dst_regno)
3050 {
3051         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, ptr_regno);
3052         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
3053         int err;
3054         /* Some accesses are only permitted with a static offset. */
3055         bool var_off = !tnum_is_const(reg->var_off);
3056
3057         /* The offset is required to be static when reads don't go to a
3058          * register, in order to not leak pointers (see
3059          * check_stack_read_fixed_off).
3060          */
3061         if (dst_regno < 0 && var_off) {
3062                 char tn_buf[48];
3063
3064                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3065                 verbose(env, "variable offset stack pointer cannot be passed into helper function; var_off=%s off=%d size=%d\n",
3066                         tn_buf, off, size);
3067                 return -EACCES;
3068         }
3069         /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for simplicity
3070          * since it requires corresponding support in Spectre masking for stack
3071          * ALU. See also retrieve_ptr_limit().
3072          */
3073         if (!env->bypass_spec_v1 && var_off) {
3074                 char tn_buf[48];
3075
3076                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3077                 verbose(env, "R%d variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
3078                                 ptr_regno, tn_buf);
3079                 return -EACCES;
3080         }
3081
3082         if (!var_off) {
3083                 off += reg->var_off.value;
3084                 err = check_stack_read_fixed_off(env, state, off, size,
3085                                                  dst_regno);
3086         } else {
3087                 /* Variable offset stack reads need more conservative handling
3088                  * than fixed offset ones. Note that dst_regno >= 0 on this
3089                  * branch.
3090                  */
3091                 err = check_stack_read_var_off(env, ptr_regno, off, size,
3092                                                dst_regno);
3093         }
3094         return err;
3095 }
3096
3097
3098 /* check_stack_write dispatches to check_stack_write_fixed_off or
3099  * check_stack_write_var_off.
3100  *
3101  * 'ptr_regno' is the register used as a pointer into the stack.
3102  * 'off' includes 'ptr_regno->off', but not its variable offset (if any).
3103  * 'value_regno' is the register whose value we're writing to the stack. It can
3104  * be -1, meaning that we're not writing from a register.
3105  *
3106  * The caller must ensure that the offset falls within the maximum stack size.
3107  */
3108 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
3109                              int ptr_regno, int off, int size,
3110                              int value_regno, int insn_idx)
3111 {
3112         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, ptr_regno);
3113         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
3114         int err;
3115
3116         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3117                 off += reg->var_off.value;
3118                 err = check_stack_write_fixed_off(env, state, off, size,
3119                                                   value_regno, insn_idx);
3120         } else {
3121                 /* Variable offset stack reads need more conservative handling
3122                  * than fixed offset ones.
3123                  */
3124                 err = check_stack_write_var_off(env, state,
3125                                                 ptr_regno, off, size,
3126                                                 value_regno, insn_idx);
3127         }
3128         return err;
3129 }
3130
3131 static int check_map_access_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3132                                  int off, int size, enum bpf_access_type type)
3133 {
3134         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3135         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
3136         u32 cap = bpf_map_flags_to_cap(map);
3137
3138         if (type == BPF_WRITE && !(cap & BPF_MAP_CAN_WRITE)) {
3139                 verbose(env, "write into map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
3140                         map->value_size, off, size);
3141                 return -EACCES;
3142         }
3143
3144         if (type == BPF_READ && !(cap & BPF_MAP_CAN_READ)) {
3145                 verbose(env, "read from map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
3146                         map->value_size, off, size);
3147                 return -EACCES;
3148         }
3149
3150         return 0;
3151 }
3152
3153 /* check read/write into memory region (e.g., map value, ringbuf sample, etc) */
3154 static int __check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3155                               int off, int size, u32 mem_size,
3156                               bool zero_size_allowed)
3157 {
3158         bool size_ok = size > 0 || (size == 0 && zero_size_allowed);
3159         struct bpf_reg_state *reg;
3160
3161         if (off >= 0 && size_ok && (u64)off + size <= mem_size)
3162                 return 0;
3163
3164         reg = &cur_regs(env)[regno];
3165         switch (reg->type) {
3166         case PTR_TO_MAP_KEY:
3167                 verbose(env, "invalid access to map key, key_size=%d off=%d size=%d\n",
3168                         mem_size, off, size);
3169                 break;
3170         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3171                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
3172                         mem_size, off, size);
3173                 break;
3174         case PTR_TO_PACKET:
3175         case PTR_TO_PACKET_META:
3176         case PTR_TO_PACKET_END:
3177                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
3178                         off, size, regno, reg->id, off, mem_size);
3179                 break;
3180         case PTR_TO_MEM:
3181         default:
3182                 verbose(env, "invalid access to memory, mem_size=%u off=%d size=%d\n",
3183                         mem_size, off, size);
3184         }
3185
3186         return -EACCES;
3187 }
3188
3189 /* check read/write into a memory region with possible variable offset */
3190 static int check_mem_region_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3191                                    int off, int size, u32 mem_size,
3192                                    bool zero_size_allowed)
3193 {
3194         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3195         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3196         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
3197         int err;
3198
3199         /* We may have adjusted the register pointing to memory region, so we
3200          * need to try adding each of min_value and max_value to off
3201          * to make sure our theoretical access will be safe.
3202          */
3203         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
3204                 print_verifier_state(env, state);
3205
3206         /* The minimum value is only important with signed
3207          * comparisons where we can't assume the floor of a
3208          * value is 0.  If we are using signed variables for our
3209          * index'es we need to make sure that whatever we use
3210          * will have a set floor within our range.
3211          */
3212         if (reg->smin_value < 0 &&
3213             (reg->smin_value == S64_MIN ||
3214              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
3215               reg->smin_value + off < 0)) {
3216                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
3217                         regno);
3218                 return -EACCES;
3219         }
3220         err = __check_mem_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
3221                                  mem_size, zero_size_allowed);
3222         if (err) {
3223                 verbose(env, "R%d min value is outside of the allowed memory range\n",
3224                         regno);
3225                 return err;
3226         }
3227
3228         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
3229          * sure we won't do bad things.
3230          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
3231          */
3232         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
3233                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any such access\n",
3234                         regno);
3235                 return -EACCES;
3236         }
3237         err = __check_mem_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
3238                                  mem_size, zero_size_allowed);
3239         if (err) {
3240                 verbose(env, "R%d max value is outside of the allowed memory range\n",
3241                         regno);
3242                 return err;
3243         }
3244
3245         return 0;
3246 }
3247
3248 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
3249 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3250                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
3251 {
3252         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3253         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3254         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
3255         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3256         int err;
3257
3258         err = check_mem_region_access(env, regno, off, size, map->value_size,
3259                                       zero_size_allowed);
3260         if (err)
3261                 return err;
3262
3263         if (map_value_has_spin_lock(map)) {
3264                 u32 lock = map->spin_lock_off;
3265
3266                 /* if any part of struct bpf_spin_lock can be touched by
3267                  * load/store reject this program.
3268                  * To check that [x1, x2) overlaps with [y1, y2)
3269                  * it is sufficient to check x1 < y2 && y1 < x2.
3270                  */
3271                 if (reg->smin_value + off < lock + sizeof(struct bpf_spin_lock) &&
3272                      lock < reg->umax_value + off + size) {
3273                         verbose(env, "bpf_spin_lock cannot be accessed directly by load/store\n");
3274                         return -EACCES;
3275                 }
3276         }
3277         if (map_value_has_timer(map)) {
3278                 u32 t = map->timer_off;
3279
3280                 if (reg->smin_value + off < t + sizeof(struct bpf_timer) &&
3281                      t < reg->umax_value + off + size) {
3282                         verbose(env, "bpf_timer cannot be accessed directly by load/store\n");
3283                         return -EACCES;
3284                 }
3285         }
3286         return err;
3287 }
3288
3289 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
3290
3291 static enum bpf_prog_type resolve_prog_type(struct bpf_prog *prog)
3292 {
3293         return prog->aux->dst_prog ? prog->aux->dst_prog->type : prog->type;
3294 }
3295
3296 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
3297                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
3298                                        enum bpf_access_type t)
3299 {
3300         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(env->prog);
3301
3302         switch (prog_type) {
3303         /* Program types only with direct read access go here! */
3304         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
3305         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
3306         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
3307         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
3308         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
3309         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
3310                 if (t == BPF_WRITE)
3311                         return false;
3312                 fallthrough;
3313
3314         /* Program types with direct read + write access go here! */
3315         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
3316         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
3317         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
3318         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
3319         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
3320         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
3321                 if (meta)
3322                         return meta->pkt_access;
3323
3324                 env->seen_direct_write = true;
3325                 return true;
3326
3327         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
3328                 if (t == BPF_WRITE)
3329                         env->seen_direct_write = true;
3330
3331                 return true;
3332
3333         default:
3334                 return false;
3335         }
3336 }
3337
3338 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
3339                                int size, bool zero_size_allowed)
3340 {
3341         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3342         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
3343         int err;
3344
3345         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
3346          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
3347          * offset.
3348          */
3349
3350         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
3351          * detail to prove they're safe.
3352          */
3353         if (reg->smin_value < 0) {
3354                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
3355                         regno);
3356                 return -EACCES;
3357         }
3358
3359         err = reg->range < 0 ? -EINVAL :
3360               __check_mem_access(env, regno, off, size, reg->range,
3361                                  zero_size_allowed);
3362         if (err) {
3363                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
3364                 return err;
3365         }
3366
3367         /* __check_mem_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
3368          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
3369          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
3370          * that __check_mem_access would have rejected this pkt access.
3371          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
3372          */
3373         env->prog->aux->max_pkt_offset =
3374                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
3375                       off + reg->umax_value + size - 1);
3376
3377         return err;
3378 }
3379
3380 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
3381 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
3382                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type,
3383                             struct btf **btf, u32 *btf_id)
3384 {
3385         struct bpf_insn_access_aux info = {
3386                 .reg_type = *reg_type,
3387                 .log = &env->log,
3388         };
3389
3390         if (env->ops->is_valid_access &&
3391             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
3392                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
3393                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
3394                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
3395                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
3396                  * will only allow for whole field access and rejects any other
3397                  * type of narrower access.
3398                  */
3399                 *reg_type = info.reg_type;
3400
3401                 if (*reg_type == PTR_TO_BTF_ID || *reg_type == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL) {
3402                         *btf = info.btf;
3403                         *btf_id = info.btf_id;
3404                 } else {
3405                         env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
3406                 }
3407                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
3408                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
3409                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
3410                 return 0;
3411         }
3412
3413         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
3414         return -EACCES;
3415 }
3416
3417 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
3418                                   int size)
3419 {
3420         if (size < 0 || off < 0 ||
3421             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
3422                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
3423                         off, size);
3424                 return -EACCES;
3425         }
3426         return 0;
3427 }
3428
3429 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
3430                              u32 regno, int off, int size,
3431                              enum bpf_access_type t)
3432 {
3433         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3434         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
3435         struct bpf_insn_access_aux info = {};
3436         bool valid;
3437
3438         if (reg->smin_value < 0) {
3439                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
3440                         regno);
3441                 return -EACCES;
3442         }
3443
3444         switch (reg->type) {
3445         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
3446                 valid = bpf_sock_common_is_valid_access(off, size, t, &info);
3447                 break;
3448         case PTR_TO_SOCKET:
3449                 valid = bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
3450                 break;
3451         case PTR_TO_TCP_SOCK:
3452                 valid = bpf_tcp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
3453                 break;
3454         case PTR_TO_XDP_SOCK:
3455                 valid = bpf_xdp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
3456                 break;
3457         default:
3458                 valid = false;
3459         }
3460
3461
3462         if (valid) {
3463                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size =
3464                         info.ctx_field_size;
3465                 return 0;
3466         }
3467
3468         verbose(env, "R%d invalid %s access off=%d size=%d\n",
3469                 regno, reg_type_str[reg->type], off, size);
3470
3471         return -EACCES;
3472 }
3473
3474 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3475 {
3476         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
3477 }
3478
3479 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3480 {
3481         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3482
3483         return reg->type == PTR_TO_CTX;
3484 }
3485
3486 static bool is_sk_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3487 {
3488         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3489
3490         return type_is_sk_pointer(reg->type);
3491 }
3492
3493 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3494 {
3495         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3496
3497         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
3498 }
3499
3500 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3501 {
3502         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3503
3504         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
3505         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
3506 }
3507
3508 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
3509                                    const struct bpf_reg_state *reg,
3510                                    int off, int size, bool strict)
3511 {
3512         struct tnum reg_off;
3513         int ip_align;
3514
3515         /* Byte size accesses are always allowed. */
3516         if (!strict || size == 1)
3517                 return 0;
3518
3519         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
3520          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
3521          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
3522          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
3523          * to this code only in strict mode where we want to emulate
3524          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
3525          * unconditional IP align value of '2'.
3526          */
3527         ip_align = 2;
3528
3529         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
3530         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
3531                 char tn_buf[48];
3532
3533                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3534                 verbose(env,
3535                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
3536                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
3537                 return -EACCES;
3538         }
3539
3540         return 0;
3541 }
3542
3543 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
3544                                        const struct bpf_reg_state *reg,
3545                                        const char *pointer_desc,
3546                                        int off, int size, bool strict)
3547 {
3548         struct tnum reg_off;
3549
3550         /* Byte size accesses are always allowed. */
3551         if (!strict || size == 1)
3552                 return 0;
3553
3554         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
3555         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
3556                 char tn_buf[48];
3557
3558                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3559                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
3560                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
3561                 return -EACCES;
3562         }
3563
3564         return 0;
3565 }
3566
3567 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
3568                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
3569                                int size, bool strict_alignment_once)
3570 {
3571         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
3572         const char *pointer_desc = "";
3573
3574         switch (reg->type) {
3575         case PTR_TO_PACKET:
3576         case PTR_TO_PACKET_META:
3577                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
3578                  * right in front, treat it the very same way.
3579                  */
3580                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
3581         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
3582                 pointer_desc = "flow keys ";
3583                 break;
3584         case PTR_TO_MAP_KEY:
3585                 pointer_desc = "key ";
3586                 break;
3587         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3588                 pointer_desc = "value ";
3589                 break;
3590         case PTR_TO_CTX:
3591                 pointer_desc = "context ";
3592                 break;
3593         case PTR_TO_STACK:
3594                 pointer_desc = "stack ";
3595                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write_fixed_off()
3596                  * and check_stack_read_fixed_off() relies on stack accesses being
3597                  * aligned.
3598                  */
3599                 strict = true;
3600                 break;
3601         case PTR_TO_SOCKET:
3602                 pointer_desc = "sock ";
3603                 break;
3604         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
3605                 pointer_desc = "sock_common ";
3606                 break;
3607         case PTR_TO_TCP_SOCK:
3608                 pointer_desc = "tcp_sock ";
3609                 break;
3610         case PTR_TO_XDP_SOCK:
3611                 pointer_desc = "xdp_sock ";
3612                 break;
3613         default:
3614                 break;
3615         }
3616         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
3617                                            strict);
3618 }
3619
3620 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
3621                               const struct bpf_func_state *func,
3622                               int off)
3623 {
3624         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
3625
3626         if (stack >= -off)
3627                 return 0;
3628
3629         /* update known max for given subprogram */
3630         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
3631         return 0;
3632 }
3633
3634 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
3635  * and recursively walk all callees that given function can call.
3636  * Ignore jump and exit insns.
3637  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
3638  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
3639  */
3640 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
3641 {
3642         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
3643         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
3644         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3645         bool tail_call_reachable = false;
3646         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
3647         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
3648         int j;
3649
3650 process_func:
3651         /* protect against potential stack overflow that might happen when
3652          * bpf2bpf calls get combined with tailcalls. Limit the caller's stack
3653          * depth for such case down to 256 so that the worst case scenario
3654          * would result in 8k stack size (32 which is tailcall limit * 256 =
3655          * 8k).
3656          *
3657          * To get the idea what might happen, see an example:
3658          * func1 -> sub rsp, 128
3659          *  subfunc1 -> sub rsp, 256
3660          *  tailcall1 -> add rsp, 256
3661          *   func2 -> sub rsp, 192 (total stack size = 128 + 192 = 320)
3662          *   subfunc2 -> sub rsp, 64
3663          *   subfunc22 -> sub rsp, 128
3664          *   tailcall2 -> add rsp, 128
3665          *    func3 -> sub rsp, 32 (total stack size 128 + 192 + 64 + 32 = 416)
3666          *
3667          * tailcall will unwind the current stack frame but it will not get rid
3668          * of caller's stack as shown on the example above.
3669          */
3670         if (idx && subprog[idx].has_tail_call && depth >= 256) {
3671                 verbose(env,
3672                         "tail_calls are not allowed when call stack of previous frames is %d bytes. Too large\n",
3673                         depth);
3674                 return -EACCES;
3675         }
3676         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
3677          * of interpreter stack size
3678          */
3679         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
3680         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
3681                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
3682                         frame + 1, depth);
3683                 return -EACCES;
3684         }
3685 continue_func:
3686         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
3687         for (; i < subprog_end; i++) {
3688                 int next_insn;
3689
3690                 if (!bpf_pseudo_call(insn + i) && !bpf_pseudo_func(insn + i))
3691                         continue;
3692                 /* remember insn and function to return to */
3693                 ret_insn[frame] = i + 1;
3694                 ret_prog[frame] = idx;
3695
3696                 /* find the callee */
3697                 next_insn = i + insn[i].imm + 1;
3698                 idx = find_subprog(env, next_insn);
3699                 if (idx < 0) {
3700                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3701                                   next_insn);
3702                         return -EFAULT;
3703                 }
3704                 if (subprog[idx].is_async_cb) {
3705                         if (subprog[idx].has_tail_call) {
3706                                 verbose(env, "verifier bug. subprog has tail_call and async cb\n");
3707                                 return -EFAULT;
3708                         }
3709                          /* async callbacks don't increase bpf prog stack size */
3710                         continue;
3711                 }
3712                 i = next_insn;
3713
3714                 if (subprog[idx].has_tail_call)
3715                         tail_call_reachable = true;
3716
3717                 frame++;
3718                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
3719                         verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep !\n",
3720                                 frame);
3721                         return -E2BIG;
3722                 }
3723                 goto process_func;
3724         }
3725         /* if tail call got detected across bpf2bpf calls then mark each of the
3726          * currently present subprog frames as tail call reachable subprogs;
3727          * this info will be utilized by JIT so that we will be preserving the
3728          * tail call counter throughout bpf2bpf calls combined with tailcalls
3729          */
3730         if (tail_call_reachable)
3731                 for (j = 0; j < frame; j++)
3732                         subprog[ret_prog[j]].tail_call_reachable = true;
3733         if (subprog[0].tail_call_reachable)
3734                 env->prog->aux->tail_call_reachable = true;
3735
3736         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
3737          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
3738          */
3739         if (frame == 0)
3740                 return 0;
3741         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
3742         frame--;
3743         i = ret_insn[frame];
3744         idx = ret_prog[frame];
3745         goto continue_func;
3746 }
3747
3748 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
3749 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
3750                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
3751 {
3752         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
3753
3754         subprog = find_subprog(env, start);
3755         if (subprog < 0) {
3756                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3757                           start);
3758                 return -EFAULT;
3759         }
3760         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
3761 }
3762 #endif
3763
3764 int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
3765                   const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
3766 {
3767         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
3768          * its original, unmodified form.
3769          */
3770
3771         if (reg->off) {
3772                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
3773                         regno, reg->off);
3774                 return -EACCES;
3775         }
3776
3777         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3778                 char tn_buf[48];
3779
3780                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3781                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
3782                 return -EACCES;
3783         }
3784
3785         return 0;
3786 }
3787
3788 static int __check_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
3789                                  const char *buf_info,
3790                                  const struct bpf_reg_state *reg,
3791                                  int regno, int off, int size)
3792 {
3793         if (off < 0) {
3794                 verbose(env,
3795                         "R%d invalid %s buffer access: off=%d, size=%d\n",
3796                         regno, buf_info, off, size);
3797                 return -EACCES;
3798         }
3799         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3800                 char tn_buf[48];
3801
3802                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3803                 verbose(env,
3804                         "R%d invalid variable buffer offset: off=%d, var_off=%s\n",
3805                         regno, off, tn_buf);
3806                 return -EACCES;
3807         }
3808
3809         return 0;
3810 }
3811
3812 static int check_tp_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
3813                                   const struct bpf_reg_state *reg,
3814                                   int regno, int off, int size)
3815 {
3816         int err;
3817
3818         err = __check_buffer_access(env, "tracepoint", reg, regno, off, size);
3819         if (err)
3820                 return err;
3821
3822         if (off + size > env->prog->aux->max_tp_access)
3823                 env->prog->aux->max_tp_access = off + size;
3824
3825         return 0;
3826 }
3827
3828 static int check_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
3829                                const struct bpf_reg_state *reg,
3830                                int regno, int off, int size,
3831                                bool zero_size_allowed,
3832                                const char *buf_info,
3833                                u32 *max_access)
3834 {
3835         int err;
3836
3837         err = __check_buffer_access(env, buf_info, reg, regno, off, size);
3838         if (err)
3839                 return err;
3840
3841         if (off + size > *max_access)
3842                 *max_access = off + size;
3843
3844         return 0;
3845 }
3846
3847 /* BPF architecture zero extends alu32 ops into 64-bit registesr */
3848 static void zext_32_to_64(struct bpf_reg_state *reg)
3849 {
3850         reg->var_off = tnum_subreg(reg->var_off);
3851         __reg_assign_32_into_64(reg);
3852 }
3853
3854 /* truncate register to smaller size (in bytes)
3855  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
3856  */
3857 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
3858 {
3859         u64 mask;
3860
3861         /* clear high bits in bit representation */
3862         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
3863
3864         /* fix arithmetic bounds */
3865         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
3866         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
3867                 reg->umin_value &= mask;
3868                 reg->umax_value &= mask;
3869         } else {
3870                 reg->umin_value = 0;
3871                 reg->umax_value = mask;
3872         }
3873         reg->smin_value = reg->umin_value;
3874         reg->smax_value = reg->umax_value;
3875
3876         /* If size is smaller than 32bit register the 32bit register
3877          * values are also truncated so we push 64-bit bounds into
3878          * 32-bit bounds. Above were truncated < 32-bits already.
3879          */
3880         if (size >= 4)
3881                 return;
3882         __reg_combine_64_into_32(reg);
3883 }
3884
3885 static bool bpf_map_is_rdonly(const struct bpf_map *map)
3886 {
3887         return (map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) && map->frozen;
3888 }
3889
3890 static int bpf_map_direct_read(struct bpf_map *map, int off, int size, u64 *val)
3891 {
3892         void *ptr;
3893         u64 addr;
3894         int err;
3895
3896         err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
3897         if (err)
3898                 return err;
3899         ptr = (void *)(long)addr + off;
3900
3901         switch (size) {
3902         case sizeof(u8):
3903                 *val = (u64)*(u8 *)ptr;
3904                 break;
3905         case sizeof(u16):
3906                 *val = (u64)*(u16 *)ptr;
3907                 break;
3908         case sizeof(u32):
3909                 *val = (u64)*(u32 *)ptr;
3910                 break;
3911         case sizeof(u64):
3912                 *val = *(u64 *)ptr;
3913                 break;
3914         default:
3915                 return -EINVAL;
3916         }
3917         return 0;
3918 }
3919
3920 static int check_ptr_to_btf_access(struct bpf_verifier_env *env,
3921                                    struct bpf_reg_state *regs,
3922                                    int regno, int off, int size,
3923                                    enum bpf_access_type atype,
3924                                    int value_regno)
3925 {
3926         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
3927         const struct btf_type *t = btf_type_by_id(reg->btf, reg->btf_id);
3928         const char *tname = btf_name_by_offset(reg->btf, t->name_off);
3929         u32 btf_id;
3930         int ret;
3931
3932         if (off < 0) {
3933                 verbose(env,
3934                         "R%d is ptr_%s invalid negative access: off=%d\n",
3935                         regno, tname, off);
3936                 return -EACCES;
3937         }
3938         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3939                 char tn_buf[48];
3940
3941                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3942                 verbose(env,
3943                         "R%d is ptr_%s invalid variable offset: off=%d, var_off=%s\n",
3944                         regno, tname, off, tn_buf);
3945                 return -EACCES;
3946         }
3947
3948         if (env->ops->btf_struct_access) {
3949                 ret = env->ops->btf_struct_access(&env->log, reg->btf, t,
3950                                                   off, size, atype, &btf_id);
3951         } else {
3952                 if (atype != BPF_READ) {
3953                         verbose(env, "only read is supported\n");
3954                         return -EACCES;
3955                 }
3956
3957                 ret = btf_struct_access(&env->log, reg->btf, t, off, size,
3958                                         atype, &btf_id);
3959         }
3960
3961         if (ret < 0)
3962                 return ret;
3963
3964         if (atype == BPF_READ && value_regno >= 0)
3965                 mark_btf_ld_reg(env, regs, value_regno, ret, reg->btf, btf_id);
3966
3967         return 0;
3968 }
3969
3970 static int check_ptr_to_map_access(struct bpf_verifier_env *env,
3971                                    struct bpf_reg_state *regs,
3972                                    int regno, int off, int size,
3973                                    enum bpf_access_type atype,
3974                                    int value_regno)
3975 {
3976         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
3977         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3978         const struct btf_type *t;
3979         const char *tname;
3980         u32 btf_id;
3981         int ret;
3982
3983         if (!btf_vmlinux) {
3984                 verbose(env, "map_ptr access not supported without CONFIG_DEBUG_INFO_BTF\n");
3985                 return -ENOTSUPP;
3986         }
3987
3988         if (!map->ops->map_btf_id || !*map->ops->map_btf_id) {
3989                 verbose(env, "map_ptr access not supported for map type %d\n",
3990                         map->map_type);
3991                 return -ENOTSUPP;
3992         }
3993
3994         t = btf_type_by_id(btf_vmlinux, *map->ops->map_btf_id);
3995         tname = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, t->name_off);
3996
3997         if (!env->allow_ptr_to_map_access) {
3998                 verbose(env,
3999                         "%s access is allowed only to CAP_PERFMON and CAP_SYS_ADMIN\n",
4000                         tname);
4001                 return -EPERM;
4002         }
4003
4004         if (off < 0) {
4005                 verbose(env, "R%d is %s invalid negative access: off=%d\n",
4006                         regno, tname, off);
4007                 return -EACCES;
4008         }
4009
4010         if (atype != BPF_READ) {
4011                 verbose(env, "only read from %s is supported\n", tname);
4012                 return -EACCES;
4013         }
4014
4015         ret = btf_struct_access(&env->log, btf_vmlinux, t, off, size, atype, &btf_id);
4016         if (ret < 0)
4017                 return ret;
4018
4019         if (value_regno >= 0)
4020                 mark_btf_ld_reg(env, regs, value_regno, ret, btf_vmlinux, btf_id);
4021
4022         return 0;
4023 }
4024
4025 /* Check that the stack access at the given offset is within bounds. The
4026  * maximum valid offset is -1.
4027  *
4028  * The minimum valid offset is -MAX_BPF_STACK for writes, and
4029  * -state->allocated_stack for reads.
4030  */
4031 static int check_stack_slot_within_bounds(int off,
4032                                           struct bpf_func_state *state,
4033                                           enum bpf_access_type t)
4034 {
4035         int min_valid_off;
4036
4037         if (t == BPF_WRITE)
4038                 min_valid_off = -MAX_BPF_STACK;
4039         else
4040                 min_valid_off = -state->allocated_stack;
4041
4042         if (off < min_valid_off || off > -1)
4043                 return -EACCES;
4044         return 0;
4045 }
4046
4047 /* Check that the stack access at 'regno + off' falls within the maximum stack
4048  * bounds.
4049  *
4050  * 'off' includes `regno->offset`, but not its dynamic part (if any).
4051  */
4052 static int check_stack_access_within_bounds(
4053                 struct bpf_verifier_env *env,
4054                 int regno, int off, int access_size,
4055                 enum stack_access_src src, enum bpf_access_type type)
4056 {
4057         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4058         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
4059         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
4060         int min_off, max_off;
4061         int err;
4062         char *err_extra;
4063
4064         if (src == ACCESS_HELPER)
4065                 /* We don't know if helpers are reading or writing (or both). */
4066                 err_extra = " indirect access to";
4067         else if (type == BPF_READ)
4068                 err_extra = " read from";
4069         else
4070                 err_extra = " write to";
4071
4072         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4073                 min_off = reg->var_off.value + off;
4074                 if (access_size > 0)
4075                         max_off = min_off + access_size - 1;
4076                 else
4077                         max_off = min_off;
4078         } else {
4079                 if (reg->smax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF ||
4080                     reg->smin_value <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4081                         verbose(env, "invalid unbounded variable-offset%s stack R%d\n",
4082                                 err_extra, regno);
4083                         return -EACCES;
4084                 }
4085                 min_off = reg->smin_value + off;
4086                 if (access_size > 0)
4087                         max_off = reg->smax_value + off + access_size - 1;
4088                 else
4089                         max_off = min_off;
4090         }
4091
4092         err = check_stack_slot_within_bounds(min_off, state, type);
4093         if (!err)
4094                 err = check_stack_slot_within_bounds(max_off, state, type);
4095
4096         if (err) {
4097                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4098                         verbose(env, "invalid%s stack R%d off=%d size=%d\n",
4099                                 err_extra, regno, off, access_size);
4100                 } else {
4101                         char tn_buf[48];
4102
4103                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4104                         verbose(env, "invalid variable-offset%s stack R%d var_off=%s size=%d\n",
4105                                 err_extra, regno, tn_buf, access_size);
4106                 }
4107         }
4108         return err;
4109 }
4110
4111 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
4112  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
4113  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
4114  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
4115  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
4116  */
4117 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
4118                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
4119                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
4120 {
4121         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4122         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
4123         struct bpf_func_state *state;
4124         int size, err = 0;
4125
4126         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
4127         if (size < 0)
4128                 return size;
4129
4130         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
4131         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
4132         if (err)
4133                 return err;
4134
4135         /* for access checks, reg->off is just part of off */
4136         off += reg->off;
4137
4138         if (reg->type == PTR_TO_MAP_KEY) {
4139                 if (t == BPF_WRITE) {
4140                         verbose(env, "write to change key R%d not allowed\n", regno);
4141                         return -EACCES;
4142                 }
4143
4144                 err = check_mem_region_access(env, regno, off, size,
4145                                               reg->map_ptr->key_size, false);
4146                 if (err)
4147                         return err;
4148                 if (value_regno >= 0)
4149                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4150         } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
4151                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4152                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4153                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
4154                         return -EACCES;
4155                 }
4156                 err = check_map_access_type(env, regno, off, size, t);
4157                 if (err)
4158                         return err;
4159                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
4160                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
4161                         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
4162
4163                         /* if map is read-only, track its contents as scalars */
4164                         if (tnum_is_const(reg->var_off) &&
4165                             bpf_map_is_rdonly(map) &&
4166                             map->ops->map_direct_value_addr) {
4167                                 int map_off = off + reg->var_off.value;
4168                                 u64 val = 0;
4169
4170                                 err = bpf_map_direct_read(map, map_off, size,
4171                                                           &val);
4172                                 if (err)
4173                                         return err;
4174
4175                                 regs[value_regno].type = SCALAR_VALUE;
4176                                 __mark_reg_known(&regs[value_regno], val);
4177                         } else {
4178                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4179                         }
4180                 }
4181         } else if (reg->type == PTR_TO_MEM) {
4182                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4183                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4184                         verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", value_regno);
4185                         return -EACCES;
4186                 }
4187                 err = check_mem_region_access(env, regno, off, size,
4188                                               reg->mem_size, false);
4189                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4190                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4191         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
4192                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
4193                 struct btf *btf = NULL;
4194                 u32 btf_id = 0;
4195
4196                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4197                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4198                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
4199                         return -EACCES;
4200                 }
4201
4202                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
4203                 if (err < 0)
4204                         return err;
4205
4206                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type, &btf, &btf_id);
4207                 if (err)
4208                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
4209                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
4210                         /* ctx access returns either a scalar, or a
4211                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
4212                          * case, we know the offset is zero.
4213                          */
4214                         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
4215                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4216                         } else {
4217                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
4218                                                     value_regno);
4219                                 if (reg_type_may_be_null(reg_type))
4220                                         regs[value_regno].id = ++env->id_gen;
4221                                 /* A load of ctx field could have different
4222                                  * actual load size with the one encoded in the
4223                                  * insn. When the dst is PTR, it is for sure not
4224                                  * a sub-register.
4225                                  */
4226                                 regs[value_regno].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4227                                 if (reg_type == PTR_TO_BTF_ID ||
4228                                     reg_type == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL) {
4229                                         regs[value_regno].btf = btf;
4230                                         regs[value_regno].btf_id = btf_id;
4231                                 }
4232                         }
4233                         regs[value_regno].type = reg_type;
4234                 }
4235
4236         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
4237                 /* Basic bounds checks. */
4238                 err = check_stack_access_within_bounds(env, regno, off, size, ACCESS_DIRECT, t);
4239                 if (err)
4240                         return err;
4241
4242                 state = func(env, reg);
4243                 err = update_stack_depth(env, state, off);
4244                 if (err)
4245                         return err;
4246
4247                 if (t == BPF_READ)
4248                         err = check_stack_read(env, regno, off, size,
4249                                                value_regno);
4250                 else
4251                         err = check_stack_write(env, regno, off, size,
4252                                                 value_regno, insn_idx);
4253         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
4254                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
4255                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
4256                         return -EACCES;
4257                 }
4258                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4259                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4260                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
4261                                 value_regno);
4262                         return -EACCES;
4263                 }
4264                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
4265                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4266                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4267         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
4268                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4269                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4270                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
4271                                 value_regno);
4272                         return -EACCES;
4273                 }
4274
4275                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
4276                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4277                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4278         } else if (type_is_sk_pointer(reg->type)) {
4279                 if (t == BPF_WRITE) {
4280                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
4281                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
4282                         return -EACCES;
4283                 }
4284                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
4285                 if (!err && value_regno >= 0)
4286                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4287         } else if (reg->type == PTR_TO_TP_BUFFER) {
4288                 err = check_tp_buffer_access(env, reg, regno, off, size);
4289                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4290                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4291         } else if (reg->type == PTR_TO_BTF_ID) {
4292                 err = check_ptr_to_btf_access(env, regs, regno, off, size, t,
4293                                               value_regno);
4294         } else if (reg->type == CONST_PTR_TO_MAP) {
4295                 err = check_ptr_to_map_access(env, regs, regno, off, size, t,
4296                                               value_regno);
4297         } else if (reg->type == PTR_TO_RDONLY_BUF) {
4298                 if (t == BPF_WRITE) {
4299                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
4300                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
4301                         return -EACCES;
4302                 }
4303                 err = check_buffer_access(env, reg, regno, off, size, false,
4304                                           "rdonly",
4305                                           &env->prog->aux->max_rdonly_access);
4306                 if (!err && value_regno >= 0)
4307                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4308         } else if (reg->type == PTR_TO_RDWR_BUF) {
4309                 err = check_buffer_access(env, reg, regno, off, size, false,
4310                                           "rdwr",
4311                                           &env->prog->aux->max_rdwr_access);
4312                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4313                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4314         } else {
4315                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
4316                         reg_type_str[reg->type]);
4317                 return -EACCES;
4318         }
4319
4320         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
4321             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
4322                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
4323                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
4324         }
4325         return err;
4326 }
4327
4328 static int check_atomic(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
4329 {
4330         int load_reg;
4331         int err;
4332
4333         switch (insn->imm) {
4334         case BPF_ADD:
4335         case BPF_ADD | BPF_FETCH:
4336         case BPF_AND:
4337         case BPF_AND | BPF_FETCH:
4338         case BPF_OR:
4339         case BPF_OR | BPF_FETCH:
4340         case BPF_XOR:
4341         case BPF_XOR | BPF_FETCH:
4342         case BPF_XCHG:
4343         case BPF_CMPXCHG:
4344                 break;
4345         default:
4346                 verbose(env, "BPF_ATOMIC uses invalid atomic opcode %02x\n", insn->imm);
4347                 return -EINVAL;
4348         }
4349
4350         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
4351                 verbose(env, "invalid atomic operand size\n");
4352                 return -EINVAL;
4353         }
4354
4355         /* check src1 operand */
4356         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4357         if (err)
4358                 return err;
4359
4360         /* check src2 operand */
4361         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4362         if (err)
4363                 return err;
4364
4365         if (insn->imm == BPF_CMPXCHG) {
4366                 /* Check comparison of R0 with memory location */
4367                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
4368                 if (err)
4369                         return err;
4370         }
4371
4372         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
4373                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
4374                 return -EACCES;
4375         }
4376
4377         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
4378             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
4379             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg) ||
4380             is_sk_reg(env, insn->dst_reg)) {
4381                 verbose(env, "BPF_ATOMIC stores into R%d %s is not allowed\n",
4382                         insn->dst_reg,
4383                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
4384                 return -EACCES;
4385         }
4386
4387         if (insn->imm & BPF_FETCH) {
4388                 if (insn->imm == BPF_CMPXCHG)
4389                         load_reg = BPF_REG_0;
4390                 else
4391                         load_reg = insn->src_reg;
4392
4393                 /* check and record load of old value */
4394                 err = check_reg_arg(env, load_reg, DST_OP);
4395                 if (err)
4396                         return err;
4397         } else {
4398                 /* This instruction accesses a memory location but doesn't
4399                  * actually load it into a register.
4400                  */
4401                 load_reg = -1;
4402         }
4403
4404         /* check whether we can read the memory */
4405         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
4406                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, load_reg, true);
4407         if (err)
4408                 return err;
4409
4410         /* check whether we can write into the same memory */
4411         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
4412                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
4413         if (err)
4414                 return err;
4415
4416         return 0;
4417 }
4418
4419 /* When register 'regno' is used to read the stack (either directly or through
4420  * a helper function) make sure that it's within stack boundary and, depending
4421  * on the access type, that all elements of the stack are initialized.
4422  *
4423  * 'off' includes 'regno->off', but not its dynamic part (if any).
4424  *
4425  * All registers that have been spilled on the stack in the slots within the
4426  * read offsets are marked as read.
4427  */
4428 static int check_stack_range_initialized(
4429                 struct bpf_verifier_env *env, int regno, int off,
4430                 int access_size, bool zero_size_allowed,
4431                 enum stack_access_src type, struct bpf_call_arg_meta *meta)
4432 {
4433         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
4434         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
4435         int err, min_off, max_off, i, j, slot, spi;
4436         char *err_extra = type == ACCESS_HELPER ? " indirect" : "";
4437         enum bpf_access_type bounds_check_type;
4438         /* Some accesses can write anything into the stack, others are
4439          * read-only.
4440          */
4441         bool clobber = false;
4442
4443         if (access_size == 0 && !zero_size_allowed) {
4444                 verbose(env, "invalid zero-sized read\n");
4445                 return -EACCES;
4446         }
4447
4448         if (type == ACCESS_HELPER) {
4449                 /* The bounds checks for writes are more permissive than for
4450                  * reads. However, if raw_mode is not set, we'll do extra
4451                  * checks below.
4452                  */
4453                 bounds_check_type = BPF_WRITE;
4454                 clobber = true;
4455         } else {
4456                 bounds_check_type = BPF_READ;
4457         }
4458         err = check_stack_access_within_bounds(env, regno, off, access_size,
4459                                                type, bounds_check_type);
4460         if (err)
4461                 return err;
4462
4463
4464         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4465                 min_off = max_off = reg->var_off.value + off;
4466         } else {
4467                 /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for
4468                  * simplicity since it requires corresponding support in
4469                  * Spectre masking for stack ALU.
4470                  * See also retrieve_ptr_limit().
4471                  */
4472                 if (!env->bypass_spec_v1) {
4473                         char tn_buf[48];
4474
4475                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4476                         verbose(env, "R%d%s variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
4477                                 regno, err_extra, tn_buf);
4478                         return -EACCES;
4479                 }
4480                 /* Only initialized buffer on stack is allowed to be accessed
4481                  * with variable offset. With uninitialized buffer it's hard to
4482                  * guarantee that whole memory is marked as initialized on
4483                  * helper return since specific bounds are unknown what may
4484                  * cause uninitialized stack leaking.
4485                  */
4486                 if (meta && meta->raw_mode)
4487                         meta = NULL;
4488
4489                 min_off = reg->smin_value + off;
4490                 max_off = reg->smax_value + off;
4491         }
4492
4493         if (meta && meta->raw_mode) {
4494                 meta->access_size = access_size;
4495                 meta->regno = regno;
4496                 return 0;
4497         }
4498
4499         for (i = min_off; i < max_off + access_size; i++) {
4500                 u8 *stype;
4501
4502                 slot = -i - 1;
4503                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
4504                 if (state->allocated_stack <= slot)
4505                         goto err;
4506                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
4507                 if (*stype == STACK_MISC)
4508                         goto mark;
4509                 if (*stype == STACK_ZERO) {
4510                         if (clobber) {
4511                                 /* helper can write anything into the stack */
4512                                 *stype = STACK_MISC;
4513                         }
4514                         goto mark;
4515                 }
4516
4517                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
4518                     state->stack[spi].spilled_ptr.type == PTR_TO_BTF_ID)
4519                         goto mark;
4520
4521                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
4522                     (state->stack[spi].spilled_ptr.type == SCALAR_VALUE ||
4523                      env->allow_ptr_leaks)) {
4524                         if (clobber) {
4525                                 __mark_reg_unknown(env, &state->stack[spi].spilled_ptr);
4526                                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
4527                                         state->stack[spi].slot_type[j] = STACK_MISC;
4528                         }
4529                         goto mark;
4530                 }
4531
4532 err:
4533                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4534                         verbose(env, "invalid%s read from stack R%d off %d+%d size %d\n",
4535                                 err_extra, regno, min_off, i - min_off, access_size);
4536                 } else {
4537                         char tn_buf[48];
4538
4539                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4540                         verbose(env, "invalid%s read from stack R%d var_off %s+%d size %d\n",
4541                                 err_extra, regno, tn_buf, i - min_off, access_size);
4542                 }
4543                 return -EACCES;
4544 mark:
4545                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
4546                  * the whole slot to be marked as 'read'
4547                  */
4548                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
4549                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
4550                               REG_LIVE_READ64);
4551         }
4552         return update_stack_depth(env, state, min_off);
4553 }
4554
4555 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
4556                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
4557                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
4558 {
4559         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4560
4561         switch (reg->type) {
4562         case PTR_TO_PACKET:
4563         case PTR_TO_PACKET_META:
4564                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
4565                                            zero_size_allowed);
4566         case PTR_TO_MAP_KEY:
4567                 return check_mem_region_access(env, regno, reg->off, access_size,
4568                                                reg->map_ptr->key_size, false);
4569         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4570                 if (check_map_access_type(env, regno, reg->off, access_size,
4571                                           meta && meta->raw_mode ? BPF_WRITE :
4572                                           BPF_READ))
4573                         return -EACCES;
4574                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
4575                                         zero_size_allowed);
4576         case PTR_TO_MEM:
4577                 return check_mem_region_access(env, regno, reg->off,
4578                                                access_size, reg->mem_size,
4579                                                zero_size_allowed);
4580         case PTR_TO_RDONLY_BUF:
4581                 if (meta && meta->raw_mode)
4582                         return -EACCES;
4583                 return check_buffer_access(env, reg, regno, reg->off,
4584                                            access_size, zero_size_allowed,
4585                                            "rdonly",
4586                                            &env->prog->aux->max_rdonly_access);
4587         case PTR_TO_RDWR_BUF:
4588                 return check_buffer_access(env, reg, regno, reg->off,
4589                                            access_size, zero_size_allowed,
4590                                            "rdwr",
4591                                            &env->prog->aux->max_rdwr_access);
4592         case PTR_TO_STACK:
4593                 return check_stack_range_initialized(
4594                                 env,
4595                                 regno, reg->off, access_size,
4596                                 zero_size_allowed, ACCESS_HELPER, meta);
4597         default: /* scalar_value or invalid ptr */
4598                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
4599                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
4600                     register_is_null(reg))
4601                         return 0;
4602
4603                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
4604                         reg_type_str[reg->type],
4605                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
4606                 return -EACCES;
4607         }
4608 }
4609
4610 int check_mem_reg(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_reg_state *reg,
4611                    u32 regno, u32 mem_size)
4612 {
4613         if (register_is_null(reg))
4614                 return 0;
4615
4616         if (reg_type_may_be_null(reg->type)) {
4617                 /* Assuming that the register contains a value check if the memory
4618                  * access is safe. Temporarily save and restore the register's state as
4619                  * the conversion shouldn't be visible to a caller.
4620                  */
4621                 const struct bpf_reg_state saved_reg = *reg;
4622                 int rv;
4623
4624                 mark_ptr_not_null_reg(reg);
4625                 rv = check_helper_mem_access(env, regno, mem_size, true, NULL);
4626                 *reg = saved_reg;
4627                 return rv;
4628         }
4629
4630         return check_helper_mem_access(env, regno, mem_size, true, NULL);
4631 }
4632
4633 /* Implementation details:
4634  * bpf_map_lookup returns PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
4635  * Two bpf_map_lookups (even with the same key) will have different reg->id.
4636  * For traditional PTR_TO_MAP_VALUE the verifier clears reg->id after
4637  * value_or_null->value transition, since the verifier only cares about
4638  * the range of access to valid map value pointer and doesn't care about actual
4639  * address of the map element.
4640  * For maps with 'struct bpf_spin_lock' inside map value the verifier keeps
4641  * reg->id > 0 after value_or_null->value transition. By doing so
4642  * two bpf_map_lookups will be considered two different pointers that
4643  * point to different bpf_spin_locks.
4644  * The verifier allows taking only one bpf_spin_lock at a time to avoid
4645  * dead-locks.
4646  * Since only one bpf_spin_lock is allowed the checks are simpler than
4647  * reg_is_refcounted() logic. The verifier needs to remember only
4648  * one spin_lock instead of array of acquired_refs.
4649  * cur_state->active_spin_lock remembers which map value element got locked
4650  * and clears it after bpf_spin_unlock.
4651  */
4652 static int process_spin_lock(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
4653                              bool is_lock)
4654 {
4655         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4656         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
4657         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
4658         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
4659         u64 val = reg->var_off.value;
4660
4661         if (!is_const) {
4662                 verbose(env,
4663                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_spin_lock has to be at the constant offset\n",
4664                         regno);
4665                 return -EINVAL;
4666         }
4667         if (!map->btf) {
4668                 verbose(env,
4669                         "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_spin_lock\n",
4670                         map->name);
4671                 return -EINVAL;
4672         }
4673         if (!map_value_has_spin_lock(map)) {
4674                 if (map->spin_lock_off == -E2BIG)
4675                         verbose(env,
4676                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_spin_lock'\n",
4677                                 map->name);
4678                 else if (map->spin_lock_off == -ENOENT)
4679                         verbose(env,
4680                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_spin_lock'\n",
4681                                 map->name);
4682                 else
4683                         verbose(env,
4684                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_spin_lock is mangled\n",
4685                                 map->name);
4686                 return -EINVAL;
4687         }
4688         if (map->spin_lock_off != val + reg->off) {
4689                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_spin_lock'\n",
4690                         val + reg->off);
4691                 return -EINVAL;
4692         }
4693         if (is_lock) {
4694                 if (cur->active_spin_lock) {
4695                         verbose(env,
4696                                 "Locking two bpf_spin_locks are not allowed\n");
4697                         return -EINVAL;
4698                 }
4699                 cur->active_spin_lock = reg->id;
4700         } else {
4701                 if (!cur->active_spin_lock) {
4702                         verbose(env, "bpf_spin_unlock without taking a lock\n");
4703                         return -EINVAL;
4704                 }
4705                 if (cur->active_spin_lock != reg->id) {
4706                         verbose(env, "bpf_spin_unlock of different lock\n");
4707                         return -EINVAL;
4708                 }
4709                 cur->active_spin_lock = 0;
4710         }
4711         return 0;
4712 }
4713
4714 static int process_timer_func(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
4715                               struct bpf_call_arg_meta *meta)
4716 {
4717         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4718         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
4719         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
4720         u64 val = reg->var_off.value;
4721
4722         if (!is_const) {
4723                 verbose(env,
4724                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_timer has to be at the constant offset\n",
4725                         regno);
4726                 return -EINVAL;
4727         }
4728         if (!map->btf) {
4729                 verbose(env, "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_timer\n",
4730                         map->name);
4731                 return -EINVAL;
4732         }
4733         if (!map_value_has_timer(map)) {
4734                 if (map->timer_off == -E2BIG)
4735                         verbose(env,
4736                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_timer'\n",
4737                                 map->name);
4738                 else if (map->timer_off == -ENOENT)
4739                         verbose(env,
4740                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_timer'\n",
4741                                 map->name);
4742                 else
4743                         verbose(env,
4744                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_timer is mangled\n",
4745                                 map->name);
4746                 return -EINVAL;
4747         }
4748         if (map->timer_off != val + reg->off) {
4749                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_timer' that is at %d\n",
4750                         val + reg->off, map->timer_off);
4751                 return -EINVAL;
4752         }
4753         if (meta->map_ptr) {
4754                 verbose(env, "verifier bug. Two map pointers in a timer helper\n");
4755                 return -EFAULT;
4756         }
4757         meta->map_uid = reg->map_uid;
4758         meta->map_ptr = map;
4759         return 0;
4760 }
4761
4762 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
4763 {
4764         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
4765                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
4766                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
4767 }
4768
4769 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
4770 {
4771         return type == ARG_CONST_SIZE ||
4772                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
4773 }
4774
4775 static bool arg_type_is_alloc_size(enum bpf_arg_type type)
4776 {
4777         return type == ARG_CONST_ALLOC_SIZE_OR_ZERO;
4778 }
4779
4780 static bool arg_type_is_int_ptr(enum bpf_arg_type type)
4781 {
4782         return type == ARG_PTR_TO_INT ||
4783                type == ARG_PTR_TO_LONG;
4784 }
4785
4786 static int int_ptr_type_to_size(enum bpf_arg_type type)
4787 {
4788         if (type == ARG_PTR_TO_INT)
4789                 return sizeof(u32);
4790         else if (type == ARG_PTR_TO_LONG)
4791                 return sizeof(u64);
4792
4793         return -EINVAL;
4794 }
4795
4796 static int resolve_map_arg_type(struct bpf_verifier_env *env,
4797                                  const struct bpf_call_arg_meta *meta,
4798                                  enum bpf_arg_type *arg_type)
4799 {
4800         if (!meta->map_ptr) {
4801                 /* kernel subsystem misconfigured verifier */
4802                 verbose(env, "invalid map_ptr to access map->type\n");
4803                 return -EACCES;
4804         }
4805
4806         switch (meta->map_ptr->map_type) {
4807         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
4808         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
4809                 if (*arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4810                         *arg_type = ARG_PTR_TO_BTF_ID_SOCK_COMMON;
4811                 } else {
4812                         verbose(env, "invalid arg_type for sockmap/sockhash\n");
4813                         return -EINVAL;
4814                 }
4815                 break;
4816
4817         default:
4818                 break;
4819         }
4820         return 0;
4821 }
4822
4823 struct bpf_reg_types {
4824         const enum bpf_reg_type types[10];
4825         u32 *btf_id;
4826 };
4827
4828 static const struct bpf_reg_types map_key_value_types = {
4829         .types = {
4830                 PTR_TO_STACK,
4831                 PTR_TO_PACKET,
4832                 PTR_TO_PACKET_META,
4833                 PTR_TO_MAP_KEY,
4834                 PTR_TO_MAP_VALUE,
4835         },
4836 };
4837
4838 static const struct bpf_reg_types sock_types = {
4839         .types = {
4840                 PTR_TO_SOCK_COMMON,
4841                 PTR_TO_SOCKET,
4842                 PTR_TO_TCP_SOCK,
4843                 PTR_TO_XDP_SOCK,
4844         },
4845 };
4846
4847 #ifdef CONFIG_NET
4848 static const struct bpf_reg_types btf_id_sock_common_types = {
4849         .types = {
4850                 PTR_TO_SOCK_COMMON,
4851                 PTR_TO_SOCKET,
4852                 PTR_TO_TCP_SOCK,
4853                 PTR_TO_XDP_SOCK,
4854                 PTR_TO_BTF_ID,
4855         },
4856         .btf_id = &btf_sock_ids[BTF_SOCK_TYPE_SOCK_COMMON],
4857 };
4858 #endif
4859
4860 static const struct bpf_reg_types mem_types = {
4861         .types = {
4862                 PTR_TO_STACK,
4863                 PTR_TO_PACKET,
4864                 PTR_TO_PACKET_META,
4865                 PTR_TO_MAP_KEY,
4866                 PTR_TO_MAP_VALUE,
4867                 PTR_TO_MEM,
4868                 PTR_TO_RDONLY_BUF,
4869                 PTR_TO_RDWR_BUF,
4870         },
4871 };
4872
4873 static const struct bpf_reg_types int_ptr_types = {
4874         .types = {
4875                 PTR_TO_STACK,
4876                 PTR_TO_PACKET,
4877                 PTR_TO_PACKET_META,
4878                 PTR_TO_MAP_KEY,
4879                 PTR_TO_MAP_VALUE,
4880         },
4881 };
4882
4883 static const struct bpf_reg_types fullsock_types = { .types = { PTR_TO_SOCKET } };
4884 static const struct bpf_reg_types scalar_types = { .types = { SCALAR_VALUE } };
4885 static const struct bpf_reg_types context_types = { .types = { PTR_TO_CTX } };
4886 static const struct bpf_reg_types alloc_mem_types = { .types = { PTR_TO_MEM } };
4887 static const struct bpf_reg_types const_map_ptr_types = { .types = { CONST_PTR_TO_MAP } };
4888 static const struct bpf_reg_types btf_ptr_types = { .types = { PTR_TO_BTF_ID } };
4889 static const struct bpf_reg_types spin_lock_types = { .types = { PTR_TO_MAP_VALUE } };
4890 static const struct bpf_reg_types percpu_btf_ptr_types = { .types = { PTR_TO_PERCPU_BTF_ID } };
4891 static const struct bpf_reg_types func_ptr_types = { .types = { PTR_TO_FUNC } };
4892 static const struct bpf_reg_types stack_ptr_types = { .types = { PTR_TO_STACK } };
4893 static const struct bpf_reg_types const_str_ptr_types = { .types = { PTR_TO_MAP_VALUE } };
4894 static const struct bpf_reg_types timer_types = { .types = { PTR_TO_MAP_VALUE } };
4895
4896 static const struct bpf_reg_types *compatible_reg_types[__BPF_ARG_TYPE_MAX] = {
4897         [ARG_PTR_TO_MAP_KEY]            = &map_key_value_types,
4898         [ARG_PTR_TO_MAP_VALUE]          = &map_key_value_types,
4899         [ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE]   = &map_key_value_types,
4900         [ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL]  = &map_key_value_types,
4901         [ARG_CONST_SIZE]                = &scalar_types,
4902         [ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO]        = &scalar_types,
4903         [ARG_CONST_ALLOC_SIZE_OR_ZERO]  = &scalar_types,
4904         [ARG_CONST_MAP_PTR]             = &const_map_ptr_types,
4905         [ARG_PTR_TO_CTX]                = &context_types,
4906         [ARG_PTR_TO_CTX_OR_NULL]        = &context_types,
4907         [ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON]        = &sock_types,
4908 #ifdef CONFIG_NET
4909         [ARG_PTR_TO_BTF_ID_SOCK_COMMON] = &btf_id_sock_common_types,
4910 #endif
4911         [ARG_PTR_TO_SOCKET]             = &fullsock_types,
4912         [ARG_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL]     = &fullsock_types,
4913         [ARG_PTR_TO_BTF_ID]             = &btf_ptr_types,
4914         [ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK]          = &spin_lock_types,
4915         [ARG_PTR_TO_MEM]                = &mem_types,
4916         [ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL]        = &mem_types,
4917         [ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM]         = &mem_types,
4918         [ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM]          = &alloc_mem_types,
4919         [ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM_OR_NULL]  = &alloc_mem_types,
4920         [ARG_PTR_TO_INT]                = &int_ptr_types,
4921         [ARG_PTR_TO_LONG]               = &int_ptr_types,
4922         [ARG_PTR_TO_PERCPU_BTF_ID]      = &percpu_btf_ptr_types,
4923         [ARG_PTR_TO_FUNC]               = &func_ptr_types,
4924         [ARG_PTR_TO_STACK_OR_NULL]      = &stack_ptr_types,
4925         [ARG_PTR_TO_CONST_STR]          = &const_str_ptr_types,
4926         [ARG_PTR_TO_TIMER]              = &timer_types,
4927 };
4928
4929 static int check_reg_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
4930                           enum bpf_arg_type arg_type,
4931                           const u32 *arg_btf_id)
4932 {
4933         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4934         enum bpf_reg_type expected, type = reg->type;
4935         const struct bpf_reg_types *compatible;
4936         int i, j;
4937
4938         compatible = compatible_reg_types[arg_type];
4939         if (!compatible) {
4940                 verbose(env, "verifier internal error: unsupported arg type %d\n", arg_type);
4941                 return -EFAULT;
4942         }
4943
4944         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(compatible->types); i++) {
4945                 expected = compatible->types[i];
4946                 if (expected == NOT_INIT)
4947                         break;
4948
4949                 if (type == expected)
4950                         goto found;
4951         }
4952
4953         verbose(env, "R%d type=%s expected=", regno, reg_type_str[type]);
4954         for (j = 0; j + 1 < i; j++)
4955                 verbose(env, "%s, ", reg_type_str[compatible->types[j]]);
4956         verbose(env, "%s\n", reg_type_str[compatible->types[j]]);
4957         return -EACCES;
4958
4959 found:
4960         if (type == PTR_TO_BTF_ID) {
4961                 if (!arg_btf_id) {
4962                         if (!compatible->btf_id) {
4963                                 verbose(env, "verifier internal error: missing arg compatible BTF ID\n");
4964                                 return -EFAULT;
4965                         }
4966                         arg_btf_id = compatible->btf_id;
4967                 }
4968
4969                 if (!btf_struct_ids_match(&env->log, reg->btf, reg->btf_id, reg->off,
4970                                           btf_vmlinux, *arg_btf_id)) {
4971                         verbose(env, "R%d is of type %s but %s is expected\n",
4972                                 regno, kernel_type_name(reg->btf, reg->btf_id),
4973                                 kernel_type_name(btf_vmlinux, *arg_btf_id));
4974                         return -EACCES;
4975                 }
4976
4977                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
4978                         verbose(env, "R%d is a pointer to in-kernel struct with non-zero offset\n",
4979                                 regno);
4980                         return -EACCES;
4981                 }
4982         }
4983
4984         return 0;
4985 }
4986
4987 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 arg,
4988                           struct bpf_call_arg_meta *meta,
4989                           const struct bpf_func_proto *fn)
4990 {
4991         u32 regno = BPF_REG_1 + arg;
4992         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4993         enum bpf_arg_type arg_type = fn->arg_type[arg];
4994         enum bpf_reg_type type = reg->type;
4995         int err = 0;
4996
4997         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
4998                 return 0;
4999
5000         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
5001         if (err)
5002                 return err;
5003
5004         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
5005                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
5006                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
5007                                 regno);
5008                         return -EACCES;
5009                 }
5010                 return 0;
5011         }
5012
5013         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
5014             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
5015                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
5016                 return -EACCES;
5017         }
5018
5019         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
5020             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE ||
5021             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
5022                 err = resolve_map_arg_type(env, meta, &arg_type);
5023                 if (err)
5024                         return err;
5025         }
5026
5027         if (register_is_null(reg) && arg_type_may_be_null(arg_type))
5028                 /* A NULL register has a SCALAR_VALUE type, so skip
5029                  * type checking.
5030                  */
5031                 goto skip_type_check;
5032
5033         err = check_reg_type(env, regno, arg_type, fn->arg_btf_id[arg]);
5034         if (err)
5035                 return err;
5036
5037         if (type == PTR_TO_CTX) {
5038                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
5039                 if (err < 0)
5040                         return err;
5041         }
5042
5043 skip_type_check:
5044         if (reg->ref_obj_id) {
5045                 if (meta->ref_obj_id) {
5046                         verbose(env, "verifier internal error: more than one arg with ref_obj_id R%d %u %u\n",
5047                                 regno, reg->ref_obj_id,
5048                                 meta->ref_obj_id);
5049                         return -EFAULT;
5050                 }
5051                 meta->ref_obj_id = reg->ref_obj_id;
5052         }
5053
5054         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
5055                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
5056                 if (meta->map_ptr) {
5057                         /* Use map_uid (which is unique id of inner map) to reject:
5058                          * inner_map1 = bpf_map_lookup_elem(outer_map, key1)
5059                          * inner_map2 = bpf_map_lookup_elem(outer_map, key2)
5060                          * if (inner_map1 && inner_map2) {
5061                          *     timer = bpf_map_lookup_elem(inner_map1);
5062                          *     if (timer)
5063                          *         // mismatch would have been allowed
5064                          *         bpf_timer_init(timer, inner_map2);
5065                          * }
5066                          *
5067                          * Comparing map_ptr is enough to distinguish normal and outer maps.
5068                          */
5069                         if (meta->map_ptr != reg->map_ptr ||
5070                             meta->map_uid != reg->map_uid) {
5071                                 verbose(env,
5072                                         "timer pointer in R1 map_uid=%d doesn't match map pointer in R2 map_uid=%d\n",
5073                                         meta->map_uid, reg->map_uid);
5074                                 return -EINVAL;
5075                         }
5076                 }
5077                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
5078                 meta->map_uid = reg->map_uid;
5079         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
5080                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
5081                  * check that [key, key + map->key_size) are within
5082                  * stack limits and initialized
5083                  */
5084                 if (!meta->map_ptr) {
5085                         /* in function declaration map_ptr must come before
5086                          * map_key, so that it's verified and known before
5087                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
5088                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
5089                          */
5090                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
5091                         return -EACCES;
5092                 }
5093                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
5094                                               meta->map_ptr->key_size, false,
5095                                               NULL);
5096         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
5097                    (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
5098                     !register_is_null(reg)) ||
5099                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
5100                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
5101                  * check [value, value + map->value_size) validity
5102                  */
5103                 if (!meta->map_ptr) {
5104                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
5105                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
5106                         return -EACCES;
5107                 }
5108                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
5109                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
5110                                               meta->map_ptr->value_size, false,
5111                                               meta);
5112         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_PERCPU_BTF_ID) {
5113                 if (!reg->btf_id) {
5114                         verbose(env, "Helper has invalid btf_id in R%d\n", regno);
5115                         return -EACCES;
5116                 }
5117                 meta->ret_btf = reg->btf;
5118                 meta->ret_btf_id = reg->btf_id;
5119         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK) {
5120                 if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_lock) {
5121                         if (process_spin_lock(env, regno, true))
5122                                 return -EACCES;
5123                 } else if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_unlock) {
5124                         if (process_spin_lock(env, regno, false))
5125                                 return -EACCES;
5126                 } else {
5127                         verbose(env, "verifier internal error\n");
5128                         return -EFAULT;
5129                 }
5130         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_TIMER) {
5131                 if (process_timer_func(env, regno, meta))
5132                         return -EACCES;
5133         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_FUNC) {
5134                 meta->subprogno = reg->subprogno;
5135         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
5136                 /* The access to this pointer is only checked when we hit the
5137                  * next is_mem_size argument below.
5138                  */
5139                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM);
5140         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
5141                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
5142
5143                 /* This is used to refine r0 return value bounds for helpers
5144                  * that enforce this value as an upper bound on return values.
5145                  * See do_refine_retval_range() for helpers that can refine
5146                  * the return value. C type of helper is u32 so we pull register
5147                  * bound from umax_value however, if negative verifier errors
5148                  * out. Only upper bounds can be learned because retval is an
5149                  * int type and negative retvals are allowed.
5150                  */
5151                 meta->msize_max_value = reg->umax_value;
5152
5153                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
5154                  * happens using its boundaries.
5155                  */
5156                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
5157                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
5158                          * mode so that the program is required to
5159                          * initialize all the memory that the helper could
5160                          * just partially fill up.
5161                          */
5162                         meta = NULL;
5163
5164                 if (reg->smin_value < 0) {
5165                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
5166                                 regno);
5167                         return -EACCES;
5168                 }
5169
5170                 if (reg->umin_value == 0) {
5171                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
5172                                                       zero_size_allowed,
5173                                                       meta);
5174                         if (err)
5175                                 return err;
5176                 }
5177
5178                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
5179                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
5180                                 regno);
5181                         return -EACCES;
5182                 }
5183                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
5184                                               reg->umax_value,
5185                                               zero_size_allowed, meta);
5186                 if (!err)
5187                         err = mark_chain_precision(env, regno);
5188         } else if (arg_type_is_alloc_size(arg_type)) {
5189                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
5190                         verbose(env, "R%d is not a known constant'\n",
5191                                 regno);
5192                         return -EACCES;
5193                 }
5194                 meta->mem_size = reg->var_off.value;
5195         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
5196                 int size = int_ptr_type_to_size(arg_type);
5197
5198                 err = check_helper_mem_access(env, regno, size, false, meta);
5199                 if (err)
5200                         return err;
5201                 err = check_ptr_alignment(env, reg, 0, size, true);
5202         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CONST_STR) {
5203                 struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
5204                 int map_off;
5205                 u64 map_addr;
5206                 char *str_ptr;
5207
5208                 if (!bpf_map_is_rdonly(map)) {
5209                         verbose(env, "R%d does not point to a readonly map'\n", regno);
5210                         return -EACCES;
5211                 }
5212
5213                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
5214                         verbose(env, "R%d is not a constant address'\n", regno);
5215                         return -EACCES;
5216                 }
5217
5218                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
5219                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
5220                         return -EACCES;
5221                 }
5222
5223                 err = check_map_access(env, regno, reg->off,
5224                                        map->value_size - reg->off, false);
5225                 if (err)
5226                         return err;
5227
5228                 map_off = reg->off + reg->var_off.value;
5229                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &map_addr, map_off);
5230                 if (err) {
5231                         verbose(env, "direct value access on string failed\n");
5232                         return err;
5233                 }
5234
5235                 str_ptr = (char *)(long)(map_addr);
5236                 if (!strnchr(str_ptr + map_off, map->value_size - map_off, 0)) {
5237                         verbose(env, "string is not zero-terminated\n");
5238                         return -EINVAL;
5239                 }
5240         }
5241
5242         return err;
5243 }
5244
5245 static bool may_update_sockmap(struct bpf_verifier_env *env, int func_id)
5246 {
5247         enum bpf_attach_type eatype = env->prog->expected_attach_type;
5248         enum bpf_prog_type type = resolve_prog_type(env->prog);
5249
5250         if (func_id != BPF_FUNC_map_update_elem)
5251                 return false;
5252
5253         /* It's not possible to get access to a locked struct sock in these
5254          * contexts, so updating is safe.
5255          */
5256         switch (type) {
5257         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
5258                 if (eatype == BPF_TRACE_ITER)
5259                         return true;
5260                 break;
5261         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
5262         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
5263         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
5264         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
5265         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
5266         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
5267         case BPF_PROG_TYPE_SK_LOOKUP:
5268                 return true;
5269         default:
5270                 break;
5271         }
5272
5273         verbose(env, "cannot update sockmap in this context\n");
5274         return false;
5275 }
5276
5277 static bool allow_tail_call_in_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
5278 {
5279         return env->prog->jit_requested && IS_ENABLED(CONFIG_X86_64);
5280 }
5281
5282 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
5283                                         struct bpf_map *map, int func_id)
5284 {
5285         if (!map)
5286                 return 0;
5287
5288         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
5289         switch (map->map_type) {
5290         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
5291                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
5292                         goto error;
5293                 break;
5294         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
5295                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
5296                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
5297                     func_id != BPF_FUNC_skb_output &&
5298                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value &&
5299                     func_id != BPF_FUNC_xdp_output)
5300                         goto error;
5301                 break;
5302         case BPF_MAP_TYPE_RINGBUF:
5303                 if (func_id != BPF_FUNC_ringbuf_output &&
5304                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_reserve &&
5305                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_query)
5306                         goto error;
5307                 break;
5308         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
5309                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
5310                         goto error;
5311                 break;
5312         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
5313                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
5314                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
5315                         goto error;
5316                 break;
5317         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
5318         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
5319                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
5320                         goto error;
5321                 break;
5322         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
5323         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH:
5324                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
5325                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
5326                         goto error;
5327                 break;
5328         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
5329          * appear.
5330          */
5331         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
5332                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
5333                         goto error;
5334                 break;
5335         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
5336                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
5337                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
5338                         goto error;
5339                 break;
5340         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
5341         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
5342                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
5343                         goto error;
5344                 break;
5345         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
5346                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
5347                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
5348                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
5349                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map &&
5350                     func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport &&
5351                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
5352                     !may_update_sockmap(env, func_id))
5353                         goto error;
5354                 break;
5355         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
5356                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
5357                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
5358                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
5359                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash &&
5360                     func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport &&
5361                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
5362                     !may_update_sockmap(env, func_id))
5363                         goto error;
5364                 break;
5365         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
5366                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
5367                         goto error;
5368                 break;
5369         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
5370         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
5371                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
5372                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
5373                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
5374                         goto error;
5375                 break;
5376         case BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE:
5377                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_storage_get &&
5378                     func_id != BPF_FUNC_sk_storage_delete)
5379                         goto error;
5380                 break;
5381         case BPF_MAP_TYPE_INODE_STORAGE:
5382                 if (func_id != BPF_FUNC_inode_storage_get &&
5383                     func_id != BPF_FUNC_inode_storage_delete)
5384                         goto error;
5385                 break;
5386         case BPF_MAP_TYPE_TASK_STORAGE:
5387                 if (func_id != BPF_FUNC_task_storage_get &&
5388                     func_id != BPF_FUNC_task_storage_delete)
5389                         goto error;
5390                 break;
5391         default:
5392                 break;
5393         }
5394
5395         /* ... and second from the function itself. */
5396         switch (func_id) {
5397         case BPF_FUNC_tail_call:
5398                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
5399                         goto error;
5400                 if (env->subprog_cnt > 1 && !allow_tail_call_in_subprogs(env)) {
5401                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in non-JITed programs with bpf-to-bpf calls\n");
5402                         return -EINVAL;
5403                 }
5404                 break;
5405         case BPF_FUNC_perf_event_read:
5406         case BPF_FUNC_perf_event_output:
5407         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
5408         case BPF_FUNC_skb_output:
5409         case BPF_FUNC_xdp_output:
5410                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
5411                         goto error;
5412                 break;
5413         case BPF_FUNC_ringbuf_output:
5414         case BPF_FUNC_ringbuf_reserve:
5415         case BPF_FUNC_ringbuf_query:
5416                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_RINGBUF)
5417                         goto error;
5418                 break;
5419         case BPF_FUNC_get_stackid:
5420                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
5421                         goto error;
5422                 break;
5423         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
5424         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
5425                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
5426                         goto error;
5427                 break;
5428         case BPF_FUNC_redirect_map:
5429                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
5430                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH &&
5431                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
5432                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
5433                         goto error;
5434                 break;
5435         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
5436         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
5437         case BPF_FUNC_sock_map_update:
5438                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
5439                         goto error;
5440                 break;
5441         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
5442         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
5443         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
5444                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
5445                         goto error;
5446                 break;
5447         case BPF_FUNC_get_local_storage:
5448                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
5449                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
5450                         goto error;
5451                 break;
5452         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
5453                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY &&
5454                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP &&
5455                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
5456                         goto error;
5457                 break;
5458         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
5459         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
5460         case BPF_FUNC_map_push_elem:
5461                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
5462                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
5463                         goto error;
5464                 break;
5465         case BPF_FUNC_sk_storage_get:
5466         case BPF_FUNC_sk_storage_delete:
5467                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE)
5468                         goto error;
5469                 break;
5470         case BPF_FUNC_inode_storage_get:
5471         case BPF_FUNC_inode_storage_delete:
5472                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_INODE_STORAGE)
5473                         goto error;
5474                 break;
5475         case BPF_FUNC_task_storage_get:
5476         case BPF_FUNC_task_storage_delete:
5477                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_TASK_STORAGE)
5478                         goto error;
5479                 break;
5480         default:
5481                 break;
5482         }
5483
5484         return 0;
5485 error:
5486         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
5487                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
5488         return -EINVAL;
5489 }
5490
5491 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
5492 {
5493         int count = 0;
5494
5495         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5496                 count++;
5497         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5498                 count++;
5499         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5500                 count++;
5501         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5502                 count++;
5503         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5504                 count++;
5505
5506         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
5507          * which is sufficient for the helper functions we have
5508          * right now.
5509          */
5510         return count <= 1;
5511 }
5512
5513 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
5514                                     enum bpf_arg_type arg_next)
5515 {
5516         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
5517                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
5518                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
5519                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
5520 }
5521
5522 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
5523 {
5524         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
5525          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
5526          * to be paired, so make sure there's no buggy
5527          * helper function specification.
5528          */
5529         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
5530             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
5531             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
5532             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
5533             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
5534             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
5535                 return false;
5536
5537         return true;
5538 }
5539
5540 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
5541 {
5542         int count = 0;
5543
5544         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg1_type))
5545                 count++;
5546         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg2_type))
5547                 count++;
5548         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg3_type))
5549                 count++;
5550         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg4_type))
5551                 count++;
5552         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg5_type))
5553                 count++;
5554
5555         /* A reference acquiring function cannot acquire
5556          * another refcounted ptr.
5557          */
5558         if (may_be_acquire_function(func_id) && count)
5559                 return false;
5560
5561         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
5562          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
5563          */
5564         return count <= 1;
5565 }
5566
5567 static bool check_btf_id_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
5568 {
5569         int i;
5570
5571         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(fn->arg_type); i++) {
5572                 if (fn->arg_type[i] == ARG_PTR_TO_BTF_ID && !fn->arg_btf_id[i])
5573                         return false;
5574
5575                 if (fn->arg_type[i] != ARG_PTR_TO_BTF_ID && fn->arg_btf_id[i])
5576                         return false;
5577         }
5578
5579         return true;
5580 }
5581
5582 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
5583 {
5584         return check_raw_mode_ok(fn) &&
5585                check_arg_pair_ok(fn) &&
5586                check_btf_id_ok(fn) &&
5587                check_refcount_ok(fn, func_id) ? 0 : -EINVAL;
5588 }
5589
5590 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
5591  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
5592  */
5593 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
5594                                      struct bpf_func_state *state)
5595 {
5596         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
5597         int i;
5598
5599         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5600                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
5601                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
5602
5603         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5604                 if (!reg)
5605                         continue;
5606                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
5607                         __mark_reg_unknown(env, reg);
5608         }
5609 }
5610
5611 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
5612 {
5613         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
5614         int i;
5615
5616         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5617                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
5618 }
5619
5620 enum {
5621         AT_PKT_END = -1,
5622         BEYOND_PKT_END = -2,
5623 };
5624
5625 static void mark_pkt_end(struct bpf_verifier_state *vstate, int regn, bool range_open)
5626 {
5627         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5628         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regn];
5629
5630         if (reg->type != PTR_TO_PACKET)
5631                 /* PTR_TO_PACKET_META is not supported yet */
5632                 return;
5633
5634         /* The 'reg' is pkt > pkt_end or pkt >= pkt_end.
5635          * How far beyond pkt_end it goes is unknown.
5636          * if (!range_open) it's the case of pkt >= pkt_end
5637          * if (range_open) it's the case of pkt > pkt_end
5638          * hence this pointer is at least 1 byte bigger than pkt_end
5639          */
5640         if (range_open)
5641                 reg->range = BEYOND_PKT_END;
5642         else
5643                 reg->range = AT_PKT_END;
5644 }
5645
5646 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
5647                                    struct bpf_func_state *state,
5648                                    int ref_obj_id)
5649 {
5650         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
5651         int i;
5652
5653         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5654                 if (regs[i].ref_obj_id == ref_obj_id)
5655                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
5656
5657         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5658                 if (!reg)
5659                         continue;
5660                 if (reg->ref_obj_id == ref_obj_id)
5661                         __mark_reg_unknown(env, reg);
5662         }
5663 }
5664
5665 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
5666  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
5667  */
5668 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
5669                              int ref_obj_id)
5670 {
5671         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
5672         int err;
5673         int i;
5674
5675         err = release_reference_state(cur_func(env), ref_obj_id);
5676         if (err)
5677                 return err;
5678
5679         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5680                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], ref_obj_id);
5681
5682         return 0;
5683 }
5684
5685 static void clear_caller_saved_regs(struct bpf_verifier_env *env,
5686                                     struct bpf_reg_state *regs)
5687 {
5688         int i;
5689
5690         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
5691         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
5692                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
5693                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
5694         }
5695 }
5696
5697 typedef int (*set_callee_state_fn)(struct bpf_verifier_env *env,
5698                                    struct bpf_func_state *caller,
5699                                    struct bpf_func_state *callee,
5700                                    int insn_idx);
5701
5702 static int __check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
5703                              int *insn_idx, int subprog,
5704                              set_callee_state_fn set_callee_state_cb)
5705 {
5706         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
5707         struct bpf_func_info_aux *func_info_aux;
5708         struct bpf_func_state *caller, *callee;
5709         int err;
5710         bool is_global = false;
5711
5712         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
5713                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
5714                         state->curframe + 2);
5715                 return -E2BIG;
5716         }
5717
5718         caller = state->frame[state->curframe];
5719         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
5720                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
5721                         state->curframe + 1);
5722                 return -EFAULT;
5723         }
5724
5725         func_info_aux = env->prog->aux->func_info_aux;
5726         if (func_info_aux)
5727                 is_global = func_info_aux[subprog].linkage == BTF_FUNC_GLOBAL;
5728         err = btf_check_subprog_arg_match(env, subprog, caller->regs);
5729         if (err == -EFAULT)
5730                 return err;
5731         if (is_global) {
5732                 if (err) {
5733                         verbose(env, "Caller passes invalid args into func#%d\n",
5734                                 subprog);
5735                         return err;
5736                 } else {
5737                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
5738                                 verbose(env,
5739                                         "Func#%d is global and valid. Skipping.\n",
5740                                         subprog);
5741                         clear_caller_saved_regs(env, caller->regs);
5742
5743                         /* All global functions return a 64-bit SCALAR_VALUE */
5744                         mark_reg_unknown(env, caller->regs, BPF_REG_0);
5745                         caller->regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
5746
5747                         /* continue with next insn after call */
5748                         return 0;
5749                 }
5750         }
5751
5752         if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_CALL) &&
5753             insn->imm == BPF_FUNC_timer_set_callback) {
5754                 struct bpf_verifier_state *async_cb;
5755
5756                 /* there is no real recursion here. timer callbacks are async */
5757                 env->subprog_info[subprog].is_async_cb = true;
5758                 async_cb = push_async_cb(env, env->subprog_info[subprog].start,
5759                                          *insn_idx, subprog);
5760                 if (!async_cb)
5761                         return -EFAULT;
5762                 callee = async_cb->frame[0];
5763                 callee->async_entry_cnt = caller->async_entry_cnt + 1;
5764
5765                 /* Convert bpf_timer_set_callback() args into timer callback args */
5766                 err = set_callee_state_cb(env, caller, callee, *insn_idx);
5767                 if (err)
5768                         return err;
5769
5770                 clear_caller_saved_regs(env, caller->regs);
5771                 mark_reg_unknown(env, caller->regs, BPF_REG_0);
5772                 caller->regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
5773                 /* continue with next insn after call */
5774                 return 0;
5775         }
5776
5777         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
5778         if (!callee)
5779                 return -ENOMEM;
5780         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
5781
5782         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
5783          * into its own stack before reading from it.
5784          * callee can read/write into caller's stack
5785          */
5786         init_func_state(env, callee,
5787                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
5788                         *insn_idx /* callsite */,
5789                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
5790                         subprog /* subprog number within this prog */);
5791
5792         /* Transfer references to the callee */
5793         err = copy_reference_state(callee, caller);
5794         if (err)
5795                 return err;
5796
5797         err = set_callee_state_cb(env, caller, callee, *insn_idx);
5798         if (err)
5799                 return err;
5800
5801         clear_caller_saved_regs(env, caller->regs);
5802
5803         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
5804         state->curframe++;
5805
5806         /* and go analyze first insn of the callee */
5807         *insn_idx = env->subprog_info[subprog].start - 1;
5808
5809         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
5810                 verbose(env, "caller:\n");
5811                 print_verifier_state(env, caller);
5812                 verbose(env, "callee:\n");
5813                 print_verifier_state(env, callee);
5814         }
5815         return 0;
5816 }
5817
5818 int map_set_for_each_callback_args(struct bpf_verifier_env *env,
5819                                    struct bpf_func_state *caller,
5820                                    struct bpf_func_state *callee)
5821 {
5822         /* bpf_for_each_map_elem(struct bpf_map *map, void *callback_fn,
5823          *      void *callback_ctx, u64 flags);
5824          * callback_fn(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
5825          *      void *callback_ctx);
5826          */
5827         callee->regs[BPF_REG_1] = caller->regs[BPF_REG_1];
5828
5829         callee->regs[BPF_REG_2].type = PTR_TO_MAP_KEY;
5830         __mark_reg_known_zero(&callee->regs[BPF_REG_2]);
5831         callee->regs[BPF_REG_2].map_ptr = caller->regs[BPF_REG_1].map_ptr;
5832
5833         callee->regs[BPF_REG_3].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5834         __mark_reg_known_zero(&callee->regs[BPF_REG_3]);
5835         callee->regs[BPF_REG_3].map_ptr = caller->regs[BPF_REG_1].map_ptr;
5836
5837         /* pointer to stack or null */
5838         callee->regs[BPF_REG_4] = caller->regs[BPF_REG_3];
5839
5840         /* unused */
5841         __mark_reg_not_init(env, &callee->regs[BPF_REG_5]);
5842         return 0;
5843 }
5844
5845 static int set_callee_state(struct bpf_verifier_env *env,
5846                             struct bpf_func_state *caller,
5847                             struct bpf_func_state *callee, int insn_idx)
5848 {
5849         int i;
5850
5851         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
5852          * pointers, which connects us up to the liveness chain
5853          */
5854         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
5855                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
5856         return 0;
5857 }
5858
5859 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
5860                            int *insn_idx)
5861 {
5862         int subprog, target_insn;
5863
5864         target_insn = *insn_idx + insn->imm + 1;
5865         subprog = find_subprog(env, target_insn);
5866         if (subprog < 0) {
5867                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
5868                         target_insn);
5869                 return -EFAULT;
5870         }
5871
5872         return __check_func_call(env, insn, insn_idx, subprog, set_callee_state);
5873 }
5874
5875 static int set_map_elem_callback_state(struct bpf_verifier_env *env,
5876                                        struct bpf_func_state *caller,
5877                                        struct bpf_func_state *callee,
5878                                        int insn_idx)
5879 {
5880         struct bpf_insn_aux_data *insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
5881         struct bpf_map *map;
5882         int err;
5883
5884         if (bpf_map_ptr_poisoned(insn_aux)) {
5885                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
5886                 return -EINVAL;
5887         }
5888
5889         map = BPF_MAP_PTR(insn_aux->map_ptr_state);
5890         if (!map->ops->map_set_for_each_callback_args ||
5891             !map->ops->map_for_each_callback) {
5892                 verbose(env, "callback function not allowed for map\n");
5893                 return -ENOTSUPP;
5894         }
5895
5896         err = map->ops->map_set_for_each_callback_args(env, caller, callee);
5897         if (err)
5898                 return err;
5899
5900         callee->in_callback_fn = true;
5901         return 0;
5902 }
5903
5904 static int set_timer_callback_state(struct bpf_verifier_env *env,
5905                                     struct bpf_func_state *caller,
5906                                     struct bpf_func_state *callee,
5907                                     int insn_idx)
5908 {
5909         struct bpf_map *map_ptr = caller->regs[BPF_REG_1].map_ptr;
5910
5911         /* bpf_timer_set_callback(struct bpf_timer *timer, void *callback_fn);
5912          * callback_fn(struct bpf_map *map, void *key, void *value);
5913          */
5914         callee->regs[BPF_REG_1].type = CONST_PTR_TO_MAP;
5915         __mark_reg_known_zero(&callee->regs[BPF_REG_1]);
5916         callee->regs[BPF_REG_1].map_ptr = map_ptr;
5917
5918         callee->regs[BPF_REG_2].type = PTR_TO_MAP_KEY;
5919         __mark_reg_known_zero(&callee->regs[BPF_REG_2]);
5920         callee->regs[BPF_REG_2].map_ptr = map_ptr;
5921
5922         callee->regs[BPF_REG_3].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5923         __mark_reg_known_zero(&callee->regs[BPF_REG_3]);
5924         callee->regs[BPF_REG_3].map_ptr = map_ptr;
5925
5926         /* unused */
5927         __mark_reg_not_init(env, &callee->regs[BPF_REG_4]);
5928         __mark_reg_not_init(env, &callee->regs[BPF_REG_5]);
5929         callee->in_async_callback_fn = true;
5930         return 0;
5931 }
5932
5933 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
5934 {
5935         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
5936         struct bpf_func_state *caller, *callee;
5937         struct bpf_reg_state *r0;
5938         int err;
5939
5940         callee = state->frame[state->curframe];
5941         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
5942         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
5943                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
5944                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
5945                  * since these pointers are valid. Only current stack
5946                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
5947                  * but let's be conservative
5948                  */
5949                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
5950                 return -EINVAL;
5951         }
5952
5953         state->curframe--;
5954         caller = state->frame[state->curframe];
5955         if (callee->in_callback_fn) {
5956                 /* enforce R0 return value range [0, 1]. */
5957                 struct tnum range = tnum_range(0, 1);
5958
5959                 if (r0->type != SCALAR_VALUE) {
5960                         verbose(env, "R0 not a scalar value\n");
5961                         return -EACCES;
5962                 }
5963                 if (!tnum_in(range, r0->var_off)) {
5964                         verbose_invalid_scalar(env, r0, &range, "callback return", "R0");
5965                         return -EINVAL;
5966                 }
5967         } else {
5968                 /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
5969                 caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
5970         }
5971
5972         /* Transfer references to the caller */
5973         err = copy_reference_state(caller, callee);
5974         if (err)
5975                 return err;
5976
5977         *insn_idx = callee->callsite + 1;
5978         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
5979                 verbose(env, "returning from callee:\n");
5980                 print_verifier_state(env, callee);
5981                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
5982                 print_verifier_state(env, caller);
5983         }
5984         /* clear everything in the callee */
5985         free_func_state(callee);
5986         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
5987         return 0;
5988 }
5989
5990 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
5991                                    int func_id,
5992                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
5993 {
5994         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
5995
5996         if (ret_type != RET_INTEGER ||
5997             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
5998              func_id != BPF_FUNC_get_task_stack &&
5999              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str &&
6000              func_id != BPF_FUNC_probe_read_kernel_str &&
6001              func_id != BPF_FUNC_probe_read_user_str))
6002                 return;
6003
6004         ret_reg->smax_value = meta->msize_max_value;
6005         ret_reg->s32_max_value = meta->msize_max_value;
6006         ret_reg->smin_value = -MAX_ERRNO;
6007         ret_reg->s32_min_value = -MAX_ERRNO;
6008         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
6009         __reg_bound_offset(ret_reg);
6010         __update_reg_bounds(ret_reg);
6011 }
6012
6013 static int
6014 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
6015                 int func_id, int insn_idx)
6016 {
6017         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
6018         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
6019
6020         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
6021             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
6022             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
6023             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
6024             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
6025             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
6026             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
6027             func_id != BPF_FUNC_for_each_map_elem &&
6028             func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
6029                 return 0;
6030
6031         if (map == NULL) {
6032                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
6033                 return -EINVAL;
6034         }
6035
6036         /* In case of read-only, some additional restrictions
6037          * need to be applied in order to prevent altering the
6038          * state of the map from program side.
6039          */
6040         if ((map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) &&
6041             (func_id == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
6042              func_id == BPF_FUNC_map_update_elem ||
6043              func_id == BPF_FUNC_map_push_elem ||
6044              func_id == BPF_FUNC_map_pop_elem)) {
6045                 verbose(env, "write into map forbidden\n");
6046                 return -EACCES;
6047         }
6048
6049         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state))
6050                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
6051                                   !meta->map_ptr->bypass_spec_v1);
6052         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state) != meta->map_ptr)
6053                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
6054                                   !meta->map_ptr->bypass_spec_v1);
6055         return 0;
6056 }
6057
6058 static int
6059 record_func_key(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
6060                 int func_id, int insn_idx)
6061 {
6062         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
6063         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg;
6064         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
6065         struct tnum range;
6066         u64 val;
6067         int err;
6068
6069         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
6070                 return 0;
6071         if (!map || map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY) {
6072                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
6073                 return -EINVAL;
6074         }
6075
6076         range = tnum_range(0, map->max_entries - 1);
6077         reg = &regs[BPF_REG_3];
6078
6079         if (!register_is_const(reg) || !tnum_in(range, reg->var_off)) {
6080                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
6081                 return 0;
6082         }
6083
6084         err = mark_chain_precision(env, BPF_REG_3);
6085         if (err)
6086                 return err;
6087
6088         val = reg->var_off.value;
6089         if (bpf_map_key_unseen(aux))
6090                 bpf_map_key_store(aux, val);
6091         else if (!bpf_map_key_poisoned(aux) &&
6092                   bpf_map_key_immediate(aux) != val)
6093                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
6094         return 0;
6095 }
6096
6097 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
6098 {
6099         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
6100         int i;
6101
6102         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
6103                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
6104                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
6105         }
6106         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
6107 }
6108
6109 static int check_bpf_snprintf_call(struct bpf_verifier_env *env,
6110                                    struct bpf_reg_state *regs)
6111 {
6112         struct bpf_reg_state *fmt_reg = &regs[BPF_REG_3];
6113         struct bpf_reg_state *data_len_reg = &regs[BPF_REG_5];
6114         struct bpf_map *fmt_map = fmt_reg->map_ptr;
6115         int err, fmt_map_off, num_args;
6116         u64 fmt_addr;
6117         char *fmt;
6118
6119         /* data must be an array of u64 */
6120         if (data_len_reg->var_off.value % 8)
6121                 return -EINVAL;
6122         num_args = data_len_reg->var_off.value / 8;
6123
6124         /* fmt being ARG_PTR_TO_CONST_STR guarantees that var_off is const
6125          * and map_direct_value_addr is set.
6126          */
6127         fmt_map_off = fmt_reg->off + fmt_reg->var_off.value;
6128         err = fmt_map->ops->map_direct_value_addr(fmt_map, &fmt_addr,
6129                                                   fmt_map_off);
6130         if (err) {
6131                 verbose(env, "verifier bug\n");
6132                 return -EFAULT;
6133         }
6134         fmt = (char *)(long)fmt_addr + fmt_map_off;
6135
6136         /* We are also guaranteed that fmt+fmt_map_off is NULL terminated, we
6137          * can focus on validating the format specifiers.
6138          */
6139         err = bpf_bprintf_prepare(fmt, UINT_MAX, NULL, NULL, num_args);
6140         if (err < 0)
6141                 verbose(env, "Invalid format string\n");
6142
6143         return err;
6144 }
6145
6146 static int check_get_func_ip(struct bpf_verifier_env *env)
6147 {
6148         enum bpf_attach_type eatype = env->prog->expected_attach_type;
6149         enum bpf_prog_type type = resolve_prog_type(env->prog);
6150         int func_id = BPF_FUNC_get_func_ip;
6151
6152         if (type == BPF_PROG_TYPE_TRACING) {
6153                 if (eatype != BPF_TRACE_FENTRY && eatype != BPF_TRACE_FEXIT &&
6154                     eatype != BPF_MODIFY_RETURN) {
6155                         verbose(env, "func %s#%d supported only for fentry/fexit/fmod_ret programs\n",
6156                                 func_id_name(func_id), func_id);
6157                         return -ENOTSUPP;
6158                 }
6159                 return 0;
6160         } else if (type == BPF_PROG_TYPE_KPROBE) {
6161                 return 0;
6162         }
6163
6164         verbose(env, "func %s#%d not supported for program type %d\n",
6165                 func_id_name(func_id), func_id, type);
6166         return -ENOTSUPP;
6167 }
6168
6169 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
6170                              int *insn_idx_p)
6171 {
6172         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
6173         struct bpf_reg_state *regs;
6174         struct bpf_call_arg_meta meta;
6175         int insn_idx = *insn_idx_p;
6176         bool changes_data;
6177         int i, err, func_id;
6178
6179         /* find function prototype */
6180         func_id = insn->imm;
6181         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
6182                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
6183                         func_id);
6184                 return -EINVAL;
6185         }
6186
6187         if (env->ops->get_func_proto)
6188                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
6189         if (!fn) {
6190                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
6191                         func_id);
6192                 return -EINVAL;
6193         }
6194
6195         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
6196         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
6197                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
6198                 return -EINVAL;
6199         }
6200
6201         if (fn->allowed && !fn->allowed(env->prog)) {
6202                 verbose(env, "helper call is not allowed in probe\n");
6203                 return -EINVAL;
6204         }
6205
6206         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
6207         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
6208         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
6209                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
6210                         func_id_name(func_id), func_id);
6211                 return -EINVAL;
6212         }
6213
6214         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
6215         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
6216
6217         err = check_func_proto(fn, func_id);
6218         if (err) {
6219                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
6220                         func_id_name(func_id), func_id);
6221                 return err;
6222         }
6223
6224         meta.func_id = func_id;
6225         /* check args */
6226         for (i = 0; i < MAX_BPF_FUNC_REG_ARGS; i++) {
6227                 err = check_func_arg(env, i, &meta, fn);
6228                 if (err)
6229                         return err;
6230         }
6231
6232         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
6233         if (err)
6234                 return err;
6235
6236         err = record_func_key(env, &meta, func_id, insn_idx);
6237         if (err)
6238                 return err;
6239
6240         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
6241          * is inferred from register state.
6242          */
6243         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
6244                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
6245                                        BPF_WRITE, -1, false);
6246                 if (err)
6247                         return err;
6248         }
6249
6250         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
6251                 err = check_reference_leak(env);
6252                 if (err) {
6253                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
6254                         return err;
6255                 }
6256         } else if (is_release_function(func_id)) {
6257                 err = release_reference(env, meta.ref_obj_id);
6258                 if (err) {
6259                         verbose(env, "func %s#%d reference has not been acquired before\n",
6260                                 func_id_name(func_id), func_id);
6261                         return err;
6262                 }
6263         }
6264
6265         regs = cur_regs(env);
6266
6267         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
6268          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
6269          */
6270         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
6271             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
6272                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
6273                 return -EINVAL;
6274         }
6275
6276         if (func_id == BPF_FUNC_for_each_map_elem) {
6277                 err = __check_func_call(env, insn, insn_idx_p, meta.subprogno,
6278                                         set_map_elem_callback_state);
6279                 if (err < 0)
6280                         return -EINVAL;
6281         }
6282
6283         if (func_id == BPF_FUNC_timer_set_callback) {
6284                 err = __check_func_call(env, insn, insn_idx_p, meta.subprogno,
6285                                         set_timer_callback_state);
6286                 if (err < 0)
6287                         return -EINVAL;
6288         }
6289
6290         if (func_id == BPF_FUNC_snprintf) {
6291                 err = check_bpf_snprintf_call(env, regs);
6292                 if (err < 0)
6293                         return err;
6294         }
6295
6296         /* reset caller saved regs */
6297         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
6298                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6299                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
6300         }
6301
6302         /* helper call returns 64-bit value. */
6303         regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
6304
6305         /* update return register (already marked as written above) */
6306         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
6307                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
6308                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6309         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
6310                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
6311         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
6312                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
6313                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
6314                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6315                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
6316                  * can check 'value_size' boundary of memory access
6317                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
6318                  */
6319                 if (meta.map_ptr == NULL) {
6320                         verbose(env,
6321                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
6322                         return -EINVAL;
6323                 }
6324                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
6325                 regs[BPF_REG_0].map_uid = meta.map_uid;
6326                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
6327                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
6328                         if (map_value_has_spin_lock(meta.map_ptr))
6329                                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
6330                 } else {
6331                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
6332                 }
6333         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
6334                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6335                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
6336         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
6337                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6338                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL;
6339         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
6340                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6341                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
6342         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_ALLOC_MEM_OR_NULL) {
6343                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6344                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MEM_OR_NULL;
6345                 regs[BPF_REG_0].mem_size = meta.mem_size;
6346         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID_OR_NULL ||
6347                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID) {
6348                 const struct btf_type *t;
6349
6350                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6351                 t = btf_type_skip_modifiers(meta.ret_btf, meta.ret_btf_id, NULL);
6352                 if (!btf_type_is_struct(t)) {
6353                         u32 tsize;
6354                         const struct btf_type *ret;
6355                         const char *tname;
6356
6357                         /* resolve the type size of ksym. */
6358                         ret = btf_resolve_size(meta.ret_btf, t, &tsize);
6359                         if (IS_ERR(ret)) {
6360                                 tname = btf_name_by_offset(meta.ret_btf, t->name_off);
6361                                 verbose(env, "unable to resolve the size of type '%s': %ld\n",
6362                                         tname, PTR_ERR(ret));
6363                                 return -EINVAL;
6364                         }
6365                         regs[BPF_REG_0].type =
6366                                 fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID ?
6367                                 PTR_TO_MEM : PTR_TO_MEM_OR_NULL;
6368                         regs[BPF_REG_0].mem_size = tsize;
6369                 } else {
6370                         regs[BPF_REG_0].type =
6371                                 fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID ?
6372                                 PTR_TO_BTF_ID : PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL;
6373                         regs[BPF_REG_0].btf = meta.ret_btf;
6374                         regs[BPF_REG_0].btf_id = meta.ret_btf_id;
6375                 }
6376         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL ||
6377                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_BTF_ID) {
6378                 int ret_btf_id;
6379
6380                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6381                 regs[BPF_REG_0].type = fn->ret_type == RET_PTR_TO_BTF_ID ?
6382                                                      PTR_TO_BTF_ID :
6383                                                      PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL;
6384                 ret_btf_id = *fn->ret_btf_id;
6385                 if (ret_btf_id == 0) {
6386                         verbose(env, "invalid return type %d of func %s#%d\n",
6387                                 fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
6388                         return -EINVAL;
6389                 }
6390                 /* current BPF helper definitions are only coming from
6391                  * built-in code with type IDs from  vmlinux BTF
6392                  */
6393                 regs[BPF_REG_0].btf = btf_vmlinux;
6394                 regs[BPF_REG_0].btf_id = ret_btf_id;
6395         } else {
6396                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
6397                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
6398                 return -EINVAL;
6399         }
6400
6401         if (reg_type_may_be_null(regs[BPF_REG_0].type))
6402                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
6403
6404         if (is_ptr_cast_function(func_id)) {
6405                 /* For release_reference() */
6406                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = meta.ref_obj_id;
6407         } else if (is_acquire_function(func_id, meta.map_ptr)) {
6408                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
6409
6410                 if (id < 0)
6411                         return id;
6412                 /* For mark_ptr_or_null_reg() */
6413                 regs[BPF_REG_0].id = id;
6414                 /* For release_reference() */
6415                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = id;
6416         }
6417
6418         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
6419
6420         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
6421         if (err)
6422                 return err;
6423
6424         if ((func_id == BPF_FUNC_get_stack ||
6425              func_id == BPF_FUNC_get_task_stack) &&
6426             !env->prog->has_callchain_buf) {
6427                 const char *err_str;
6428
6429 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
6430                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
6431                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
6432 #else
6433                 err = -ENOTSUPP;
6434                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
6435 #endif
6436                 if (err) {
6437                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
6438                         return err;
6439                 }
6440
6441                 env->prog->has_callchain_buf = true;
6442         }
6443
6444         if (func_id == BPF_FUNC_get_stackid || func_id == BPF_FUNC_get_stack)
6445                 env->prog->call_get_stack = true;
6446
6447         if (func_id == BPF_FUNC_get_func_ip) {
6448                 if (check_get_func_ip(env))
6449                         return -ENOTSUPP;
6450                 env->prog->call_get_func_ip = true;
6451         }
6452
6453         if (changes_data)
6454                 clear_all_pkt_pointers(env);
6455         return 0;
6456 }
6457
6458 /* mark_btf_func_reg_size() is used when the reg size is determined by
6459  * the BTF func_proto's return value size and argument.
6460  */
6461 static void mark_btf_func_reg_size(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
6462                                    size_t reg_size)
6463 {
6464         struct bpf_reg_state *reg = &cur_regs(env)[regno];
6465
6466         if (regno == BPF_REG_0) {
6467                 /* Function return value */
6468                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
6469                 reg->subreg_def = reg_size == sizeof(u64) ?
6470                         DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
6471         } else {
6472                 /* Function argument */
6473                 if (reg_size == sizeof(u64)) {
6474                         mark_insn_zext(env, reg);
6475                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
6476                 } else {
6477                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ32);
6478                 }
6479         }
6480 }
6481
6482 static int check_kfunc_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6483 {
6484         const struct btf_type *t, *func, *func_proto, *ptr_type;
6485         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6486         const char *func_name, *ptr_type_name;
6487         u32 i, nargs, func_id, ptr_type_id;
6488         const struct btf_param *args;
6489         int err;
6490
6491         func_id = insn->imm;
6492         func = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func_id);
6493         func_name = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, func->name_off);
6494         func_proto = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func->type);
6495
6496         if (!env->ops->check_kfunc_call ||
6497             !env->ops->check_kfunc_call(func_id)) {
6498                 verbose(env, "calling kernel function %s is not allowed\n",
6499                         func_name);
6500                 return -EACCES;
6501         }
6502
6503         /* Check the arguments */
6504         err = btf_check_kfunc_arg_match(env, btf_vmlinux, func_id, regs);
6505         if (err)
6506                 return err;
6507
6508         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++)
6509                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6510
6511         /* Check return type */
6512         t = btf_type_skip_modifiers(btf_vmlinux, func_proto->type, NULL);
6513         if (btf_type_is_scalar(t)) {
6514                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6515                 mark_btf_func_reg_size(env, BPF_REG_0, t->size);
6516         } else if (btf_type_is_ptr(t)) {
6517                 ptr_type = btf_type_skip_modifiers(btf_vmlinux, t->type,
6518                                                    &ptr_type_id);
6519                 if (!btf_type_is_struct(ptr_type)) {
6520                         ptr_type_name = btf_name_by_offset(btf_vmlinux,
6521                                                            ptr_type->name_off);
6522                         verbose(env, "kernel function %s returns pointer type %s %s is not supported\n",
6523                                 func_name, btf_type_str(ptr_type),
6524                                 ptr_type_name);
6525                         return -EINVAL;
6526                 }
6527                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6528                 regs[BPF_REG_0].btf = btf_vmlinux;
6529                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_BTF_ID;
6530                 regs[BPF_REG_0].btf_id = ptr_type_id;
6531                 mark_btf_func_reg_size(env, BPF_REG_0, sizeof(void *));
6532         } /* else { add_kfunc_call() ensures it is btf_type_is_void(t) } */
6533
6534         nargs = btf_type_vlen(func_proto);
6535         args = (const struct btf_param *)(func_proto + 1);
6536         for (i = 0; i < nargs; i++) {
6537                 u32 regno = i + 1;
6538
6539                 t = btf_type_skip_modifiers(btf_vmlinux, args[i].type, NULL);
6540                 if (btf_type_is_ptr(t))
6541                         mark_btf_func_reg_size(env, regno, sizeof(void *));
6542                 else
6543                         /* scalar. ensured by btf_check_kfunc_arg_match() */
6544                         mark_btf_func_reg_size(env, regno, t->size);
6545         }
6546
6547         return 0;
6548 }
6549
6550 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
6551 {
6552         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
6553         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
6554
6555         if (b < 0)
6556                 return res > a;
6557         return res < a;
6558 }
6559
6560 static bool signed_add32_overflows(s32 a, s32 b)
6561 {
6562         /* Do the add in u32, where overflow is well-defined */
6563         s32 res = (s32)((u32)a + (u32)b);
6564
6565         if (b < 0)
6566                 return res > a;
6567         return res < a;
6568 }
6569
6570 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
6571 {
6572         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
6573         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
6574
6575         if (b < 0)
6576                 return res < a;
6577         return res > a;
6578 }
6579
6580 static bool signed_sub32_overflows(s32 a, s32 b)
6581 {
6582         /* Do the sub in u32, where overflow is well-defined */
6583         s32 res = (s32)((u32)a - (u32)b);
6584
6585         if (b < 0)
6586                 return res < a;
6587         return res > a;
6588 }
6589
6590 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
6591                                   const struct bpf_reg_state *reg,
6592                                   enum bpf_reg_type type)
6593 {
6594         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
6595         s64 val = reg->var_off.value;
6596         s64 smin = reg->smin_value;
6597
6598         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
6599                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
6600                         reg_type_str[type], val);
6601                 return false;
6602         }
6603
6604         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
6605                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
6606                         reg_type_str[type], reg->off);
6607                 return false;
6608         }
6609
6610         if (smin == S64_MIN) {
6611                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
6612                         reg_type_str[type]);
6613                 return false;
6614         }
6615
6616         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
6617                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
6618                         smin, reg_type_str[type]);
6619                 return false;
6620         }
6621
6622         return true;
6623 }
6624
6625 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
6626 {
6627         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
6628 }
6629
6630 enum {
6631         REASON_BOUNDS   = -1,
6632         REASON_TYPE     = -2,
6633         REASON_PATHS    = -3,
6634         REASON_LIMIT    = -4,
6635         REASON_STACK    = -5,
6636 };
6637
6638 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
6639                               u32 *alu_limit, bool mask_to_left)
6640 {
6641         u32 max = 0, ptr_limit = 0;
6642
6643         switch (ptr_reg->type) {
6644         case PTR_TO_STACK:
6645                 /* Offset 0 is out-of-bounds, but acceptable start for the
6646                  * left direction, see BPF_REG_FP. Also, unknown scalar
6647                  * offset where we would need to deal with min/max bounds is
6648                  * currently prohibited for unprivileged.
6649                  */
6650                 max = MAX_BPF_STACK + mask_to_left;
6651                 ptr_limit = -(ptr_reg->var_off.value + ptr_reg->off);
6652                 break;
6653         case PTR_TO_MAP_VALUE:
6654                 max = ptr_reg->map_ptr->value_size;
6655                 ptr_limit = (mask_to_left ?
6656                              ptr_reg->smin_value :
6657                              ptr_reg->umax_value) + ptr_reg->off;
6658                 break;
6659         default:
6660                 return REASON_TYPE;
6661         }
6662
6663         if (ptr_limit >= max)
6664                 return REASON_LIMIT;
6665         *alu_limit = ptr_limit;
6666         return 0;
6667 }
6668
6669 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
6670                                     const struct bpf_insn *insn)
6671 {
6672         return env->bypass_spec_v1 || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
6673 }
6674
6675 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
6676                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
6677 {
6678         /* If we arrived here from different branches with different
6679          * state or limits to sanitize, then this won't work.
6680          */
6681         if (aux->alu_state &&
6682             (aux->alu_state != alu_state ||
6683              aux->alu_limit != alu_limit))
6684                 return REASON_PATHS;
6685
6686         /* Corresponding fixup done in do_misc_fixups(). */
6687         aux->alu_state = alu_state;
6688         aux->alu_limit = alu_limit;
6689         return 0;
6690 }
6691
6692 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
6693                             struct bpf_insn *insn)
6694 {
6695         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
6696
6697         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
6698                 return 0;
6699
6700         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
6701 }
6702
6703 static bool sanitize_needed(u8 opcode)
6704 {
6705         return opcode == BPF_ADD || opcode == BPF_SUB;
6706 }
6707
6708 struct bpf_sanitize_info {
6709         struct bpf_insn_aux_data aux;
6710         bool mask_to_left;
6711 };
6712
6713 static struct bpf_verifier_state *
6714 sanitize_speculative_path(struct bpf_verifier_env *env,
6715                           const struct bpf_insn *insn,
6716                           u32 next_idx, u32 curr_idx)
6717 {
6718         struct bpf_verifier_state *branch;
6719         struct bpf_reg_state *regs;
6720
6721         branch = push_stack(env, next_idx, curr_idx, true);
6722         if (branch && insn) {
6723                 regs = branch->frame[branch->curframe]->regs;
6724                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
6725                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
6726                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
6727                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
6728                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->src_reg);
6729                 }
6730         }
6731         return branch;
6732 }
6733
6734 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
6735                             struct bpf_insn *insn,
6736                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
6737                             const struct bpf_reg_state *off_reg,
6738                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
6739                             struct bpf_sanitize_info *info,
6740                             const bool commit_window)
6741 {
6742         struct bpf_insn_aux_data *aux = commit_window ? cur_aux(env) : &info->aux;
6743         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
6744         bool off_is_imm = tnum_is_const(off_reg->var_off);
6745         bool off_is_neg = off_reg->smin_value < 0;
6746         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
6747         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6748         u32 alu_state, alu_limit;
6749         struct bpf_reg_state tmp;
6750         bool ret;
6751         int err;
6752
6753         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
6754                 return 0;
6755
6756         /* We already marked aux for masking from non-speculative
6757          * paths, thus we got here in the first place. We only care
6758          * to explore bad access from here.
6759          */
6760         if (vstate->speculative)
6761                 goto do_sim;
6762
6763         if (!commit_window) {
6764                 if (!tnum_is_const(off_reg->var_off) &&
6765                     (off_reg->smin_value < 0) != (off_reg->smax_value < 0))
6766                         return REASON_BOUNDS;
6767
6768                 info->mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
6769                                      (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
6770         }
6771
6772         err = retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, info->mask_to_left);
6773         if (err < 0)
6774                 return err;
6775
6776         if (commit_window) {
6777                 /* In commit phase we narrow the masking window based on
6778                  * the observed pointer move after the simulated operation.
6779                  */
6780                 alu_state = info->aux.alu_state;
6781                 alu_limit = abs(info->aux.alu_limit - alu_limit);
6782         } else {
6783                 alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
6784                 alu_state |= off_is_imm ? BPF_ALU_IMMEDIATE : 0;
6785                 alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
6786                              BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
6787
6788                 /* Limit pruning on unknown scalars to enable deep search for
6789                  * potential masking differences from other program paths.
6790                  */
6791                 if (!off_is_imm)
6792                         env->explore_alu_limits = true;
6793         }
6794
6795         err = update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit);
6796         if (err < 0)
6797                 return err;
6798 do_sim:
6799         /* If we're in commit phase, we're done here given we already
6800          * pushed the truncated dst_reg into the speculative verification
6801          * stack.
6802          *
6803          * Also, when register is a known constant, we rewrite register-based
6804          * operation to immediate-based, and thus do not need masking (and as
6805          * a consequence, do not need to simulate the zero-truncation either).
6806          */
6807         if (commit_window || off_is_imm)
6808                 return 0;
6809
6810         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
6811          * speculative execution from truncation as a result of
6812          * masking when off was not within expected range. If off
6813          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
6814          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
6815          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
6816          * and truncated reg-based in the other in order to explore
6817          * bad access.
6818          */
6819         if (!ptr_is_dst_reg) {
6820                 tmp = *dst_reg;
6821                 *dst_reg = *ptr_reg;
6822         }
6823         ret = sanitize_speculative_path(env, NULL, env->insn_idx + 1,
6824                                         env->insn_idx);
6825         if (!ptr_is_dst_reg && ret)
6826                 *dst_reg = tmp;
6827         return !ret ? REASON_STACK : 0;
6828 }
6829
6830 static void sanitize_mark_insn_seen(struct bpf_verifier_env *env)
6831 {
6832         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
6833
6834         /* If we simulate paths under speculation, we don't update the
6835          * insn as 'seen' such that when we verify unreachable paths in
6836          * the non-speculative domain, sanitize_dead_code() can still
6837          * rewrite/sanitize them.
6838          */
6839         if (!vstate->speculative)
6840                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = env->pass_cnt;
6841 }
6842
6843 static int sanitize_err(struct bpf_verifier_env *env,
6844                         const struct bpf_insn *insn, int reason,
6845                         const struct bpf_reg_state *off_reg,
6846                         const struct bpf_reg_state *dst_reg)
6847 {
6848         static const char *err = "pointer arithmetic with it prohibited for !root";
6849         const char *op = BPF_OP(insn->code) == BPF_ADD ? "add" : "sub";
6850         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
6851
6852         switch (reason) {
6853         case REASON_BOUNDS:
6854                 verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, %s\n",
6855                         off_reg == dst_reg ? dst : src, err);
6856                 break;
6857         case REASON_TYPE:
6858                 verbose(env, "R%d has pointer with unsupported alu operation, %s\n",
6859                         off_reg == dst_reg ? src : dst, err);
6860                 break;
6861         case REASON_PATHS:
6862                 verbose(env, "R%d tried to %s from different maps, paths or scalars, %s\n",
6863                         dst, op, err);
6864                 break;
6865         case REASON_LIMIT:
6866                 verbose(env, "R%d tried to %s beyond pointer bounds, %s\n",
6867                         dst, op, err);
6868                 break;
6869         case REASON_STACK:
6870                 verbose(env, "R%d could not be pushed for speculative verification, %s\n",
6871                         dst, err);
6872                 break;
6873         default:
6874                 verbose(env, "verifier internal error: unknown reason (%d)\n",
6875                         reason);
6876                 break;
6877         }
6878
6879         return -EACCES;
6880 }
6881
6882 /* check that stack access falls within stack limits and that 'reg' doesn't
6883  * have a variable offset.
6884  *
6885  * Variable offset is prohibited for unprivileged mode for simplicity since it
6886  * requires corresponding support in Spectre masking for stack ALU.  See also
6887  * retrieve_ptr_limit().
6888  *
6889  *
6890  * 'off' includes 'reg->off'.
6891  */
6892 static int check_stack_access_for_ptr_arithmetic(
6893                                 struct bpf_verifier_env *env,
6894                                 int regno,
6895                                 const struct bpf_reg_state *reg,
6896                                 int off)
6897 {
6898         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
6899                 char tn_buf[48];
6900
6901                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
6902                 verbose(env, "R%d variable stack access prohibited for !root, var_off=%s off=%d\n",
6903                         regno, tn_buf, off);
6904                 return -EACCES;
6905         }
6906
6907         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
6908                 verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
6909                         "prohibited for !root; off=%d\n", regno, off);
6910                 return -EACCES;
6911         }
6912
6913         return 0;
6914 }
6915
6916 static int sanitize_check_bounds(struct bpf_verifier_env *env,
6917                                  const struct bpf_insn *insn,
6918                                  const struct bpf_reg_state *dst_reg)
6919 {
6920         u32 dst = insn->dst_reg;
6921
6922         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
6923          * in order to be able to sanitize access later on.
6924          */
6925         if (env->bypass_spec_v1)
6926                 return 0;
6927
6928         switch (dst_reg->type) {
6929         case PTR_TO_STACK:
6930                 if (check_stack_access_for_ptr_arithmetic(env, dst, dst_reg,
6931                                         dst_reg->off + dst_reg->var_off.value))
6932                         return -EACCES;
6933                 break;
6934         case PTR_TO_MAP_VALUE:
6935                 if (check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
6936                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
6937                                 "prohibited for !root\n", dst);
6938                         return -EACCES;
6939                 }
6940                 break;
6941         default:
6942                 break;
6943         }
6944
6945         return 0;
6946 }
6947
6948 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
6949  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
6950  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
6951  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
6952  */
6953 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
6954                                    struct bpf_insn *insn,
6955                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
6956                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
6957 {
6958         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
6959         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
6960         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
6961         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
6962         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
6963             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
6964         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
6965             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
6966         struct bpf_sanitize_info info = {};
6967         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6968         u32 dst = insn->dst_reg;
6969         int ret;
6970
6971         dst_reg = &regs[dst];
6972
6973         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
6974             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
6975                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
6976                  * e.g. dead branches.
6977                  */
6978                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
6979                 return 0;
6980         }
6981
6982         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
6983                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
6984                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
6985                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
6986                         return 0;
6987                 }
6988
6989                 verbose(env,
6990                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
6991                         dst);
6992                 return -EACCES;
6993         }
6994
6995         switch (ptr_reg->type) {
6996         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
6997                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
6998                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
6999                 return -EACCES;
7000         case CONST_PTR_TO_MAP:
7001                 /* smin_val represents the known value */
7002                 if (known && smin_val == 0 && opcode == BPF_ADD)
7003                         break;
7004                 fallthrough;
7005         case PTR_TO_PACKET_END:
7006         case PTR_TO_SOCKET:
7007         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
7008         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
7009         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
7010         case PTR_TO_TCP_SOCK:
7011         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
7012         case PTR_TO_XDP_SOCK:
7013                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
7014                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
7015                 return -EACCES;
7016         default:
7017                 break;
7018         }
7019
7020         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
7021          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
7022          */
7023         dst_reg->type = ptr_reg->type;
7024         dst_reg->id = ptr_reg->id;
7025
7026         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
7027             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
7028                 return -EINVAL;
7029
7030         /* pointer types do not carry 32-bit bounds at the moment. */
7031         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7032
7033         if (sanitize_needed(opcode)) {
7034                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, off_reg, dst_reg,
7035                                        &info, false);
7036                 if (ret < 0)
7037                         return sanitize_err(env, insn, ret, off_reg, dst_reg);
7038         }
7039
7040         switch (opcode) {
7041         case BPF_ADD:
7042                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
7043                  * the s32 'off' field
7044                  */
7045                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
7046                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
7047                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
7048                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
7049                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
7050                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
7051                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
7052                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
7053                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
7054                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
7055                         break;
7056                 }
7057                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
7058                  * == 0, since it's a scalar.
7059                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
7060                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
7061                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
7062                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
7063                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
7064                  * from ptr_reg.
7065                  */
7066                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
7067                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
7068                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7069                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7070                 } else {
7071                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
7072                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
7073                 }
7074                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
7075                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
7076                         dst_reg->umin_value = 0;
7077                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7078                 } else {
7079                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
7080                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
7081                 }
7082                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
7083                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
7084                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
7085                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
7086                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
7087                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
7088                         memset(&dst_reg->raw, 0, sizeof(dst_reg->raw));
7089                 }
7090                 break;
7091         case BPF_SUB:
7092                 if (dst_reg == off_reg) {
7093                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
7094                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
7095                                 dst);
7096                         return -EACCES;
7097                 }
7098                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
7099                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
7100                  * be able to deal with it.
7101                  */
7102                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
7103                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
7104                                 dst);
7105                         return -EACCES;
7106                 }
7107                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
7108                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
7109                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
7110                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
7111                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
7112                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
7113                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
7114                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
7115                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
7116                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
7117                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
7118                         break;
7119                 }
7120                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
7121                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
7122                  */
7123                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
7124                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
7125                         /* Overflow possible, we know nothing */
7126                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7127                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7128                 } else {
7129                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
7130                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
7131                 }
7132                 if (umin_ptr < umax_val) {
7133                         /* Overflow possible, we know nothing */
7134                         dst_reg->umin_value = 0;
7135                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7136                 } else {
7137                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
7138                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
7139                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
7140                 }
7141                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
7142                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
7143                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
7144                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
7145                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
7146                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
7147                         if (smin_val < 0)
7148                                 memset(&dst_reg->raw, 0, sizeof(dst_reg->raw));
7149                 }
7150                 break;
7151         case BPF_AND:
7152         case BPF_OR:
7153         case BPF_XOR:
7154                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
7155                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
7156                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
7157                 return -EACCES;
7158         default:
7159                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
7160                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
7161                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
7162                 return -EACCES;
7163         }
7164
7165         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
7166                 return -EINVAL;
7167
7168         __update_reg_bounds(dst_reg);
7169         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
7170         __reg_bound_offset(dst_reg);
7171
7172         if (sanitize_check_bounds(env, insn, dst_reg) < 0)
7173                 return -EACCES;
7174         if (sanitize_needed(opcode)) {
7175                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, dst_reg, off_reg, dst_reg,
7176                                        &info, true);
7177                 if (ret < 0)
7178                         return sanitize_err(env, insn, ret, off_reg, dst_reg);
7179         }
7180
7181         return 0;
7182 }
7183
7184 static void scalar32_min_max_add(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7185                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7186 {
7187         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7188         s32 smax_val = src_reg->s32_max_value;
7189         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7190         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7191
7192         if (signed_add32_overflows(dst_reg->s32_min_value, smin_val) ||
7193             signed_add32_overflows(dst_reg->s32_max_value, smax_val)) {
7194                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7195                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7196         } else {
7197                 dst_reg->s32_min_value += smin_val;
7198                 dst_reg->s32_max_value += smax_val;
7199         }
7200         if (dst_reg->u32_min_value + umin_val < umin_val ||
7201             dst_reg->u32_max_value + umax_val < umax_val) {
7202                 dst_reg->u32_min_value = 0;
7203                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
7204         } else {
7205                 dst_reg->u32_min_value += umin_val;
7206                 dst_reg->u32_max_value += umax_val;
7207         }
7208 }
7209
7210 static void scalar_min_max_add(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7211                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7212 {
7213         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7214         s64 smax_val = src_reg->smax_value;
7215         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7216         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7217
7218         if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
7219             signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
7220                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7221                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7222         } else {
7223                 dst_reg->smin_value += smin_val;
7224                 dst_reg->smax_value += smax_val;
7225         }
7226         if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
7227             dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
7228                 dst_reg->umin_value = 0;
7229                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7230         } else {
7231                 dst_reg->umin_value += umin_val;
7232                 dst_reg->umax_value += umax_val;
7233         }
7234 }
7235
7236 static void scalar32_min_max_sub(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7237                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7238 {
7239         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7240         s32 smax_val = src_reg->s32_max_value;
7241         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7242         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7243
7244         if (signed_sub32_overflows(dst_reg->s32_min_value, smax_val) ||
7245             signed_sub32_overflows(dst_reg->s32_max_value, smin_val)) {
7246                 /* Overflow possible, we know nothing */
7247                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7248                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7249         } else {
7250                 dst_reg->s32_min_value -= smax_val;
7251                 dst_reg->s32_max_value -= smin_val;
7252         }
7253         if (dst_reg->u32_min_value < umax_val) {
7254                 /* Overflow possible, we know nothing */
7255                 dst_reg->u32_min_value = 0;
7256                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
7257         } else {
7258                 /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
7259                 dst_reg->u32_min_value -= umax_val;
7260                 dst_reg->u32_max_value -= umin_val;
7261         }
7262 }
7263
7264 static void scalar_min_max_sub(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7265                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7266 {
7267         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7268         s64 smax_val = src_reg->smax_value;
7269         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7270         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7271
7272         if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
7273             signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
7274                 /* Overflow possible, we know nothing */
7275                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7276                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7277         } else {
7278                 dst_reg->smin_value -= smax_val;
7279                 dst_reg->smax_value -= smin_val;
7280         }
7281         if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
7282                 /* Overflow possible, we know nothing */
7283                 dst_reg->umin_value = 0;
7284                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7285         } else {
7286                 /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
7287                 dst_reg->umin_value -= umax_val;
7288                 dst_reg->umax_value -= umin_val;
7289         }
7290 }
7291
7292 static void scalar32_min_max_mul(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7293                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7294 {
7295         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7296         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7297         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7298
7299         if (smin_val < 0 || dst_reg->s32_min_value < 0) {
7300                 /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
7301                 __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7302                 return;
7303         }
7304         /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
7305          * copy the result to signed (unless it exceeds S32_MAX).
7306          */
7307         if (umax_val > U16_MAX || dst_reg->u32_max_value > U16_MAX) {
7308                 /* Potential overflow, we know nothing */
7309                 __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7310                 return;
7311         }
7312         dst_reg->u32_min_value *= umin_val;
7313         dst_reg->u32_max_value *= umax_val;
7314         if (dst_reg->u32_max_value > S32_MAX) {
7315                 /* Overflow possible, we know nothing */
7316                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7317                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7318         } else {
7319                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7320                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7321         }
7322 }
7323
7324 static void scalar_min_max_mul(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7325                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7326 {
7327         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7328         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7329         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7330
7331         if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
7332                 /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
7333                 __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7334                 return;
7335         }
7336         /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
7337          * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
7338          */
7339         if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
7340                 /* Potential overflow, we know nothing */
7341                 __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7342                 return;
7343         }
7344         dst_reg->umin_value *= umin_val;
7345         dst_reg->umax_value *= umax_val;
7346         if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
7347                 /* Overflow possible, we know nothing */
7348                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7349                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7350         } else {
7351                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7352                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7353         }
7354 }
7355
7356 static void scalar32_min_max_and(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7357                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7358 {
7359         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
7360         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
7361         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7362         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7363         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7364
7365         if (src_known && dst_known) {
7366                 __mark_reg32_known(dst_reg, var32_off.value);
7367                 return;
7368         }
7369
7370         /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
7371          * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
7372          */
7373         dst_reg->u32_min_value = var32_off.value;
7374         dst_reg->u32_max_value = min(dst_reg->u32_max_value, umax_val);
7375         if (dst_reg->s32_min_value < 0 || smin_val < 0) {
7376                 /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
7377                  * ain't nobody got time for that.
7378                  */
7379                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7380                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7381         } else {
7382                 /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
7383                  * cast result into s64.
7384                  */
7385                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7386                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7387         }
7388 }
7389
7390 static void scalar_min_max_and(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7391                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7392 {
7393         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
7394         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
7395         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7396         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7397
7398         if (src_known && dst_known) {
7399                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value);
7400                 return;
7401         }
7402
7403         /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
7404          * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
7405          */
7406         dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
7407         dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
7408         if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
7409                 /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
7410                  * ain't nobody got time for that.
7411                  */
7412                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7413                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7414         } else {
7415                 /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
7416                  * cast result into s64.
7417                  */
7418                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7419                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7420         }
7421         /* We may learn something more from the var_off */
7422         __update_reg_bounds(dst_reg);
7423 }
7424
7425 static void scalar32_min_max_or(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7426                                 struct bpf_reg_state *src_reg)
7427 {
7428         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
7429         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
7430         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7431         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7432         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7433
7434         if (src_known && dst_known) {
7435                 __mark_reg32_known(dst_reg, var32_off.value);
7436                 return;
7437         }
7438
7439         /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
7440          * maximum of the operands' minima
7441          */
7442         dst_reg->u32_min_value = max(dst_reg->u32_min_value, umin_val);
7443         dst_reg->u32_max_value = var32_off.value | var32_off.mask;
7444         if (dst_reg->s32_min_value < 0 || smin_val < 0) {
7445                 /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
7446                  * ain't nobody got time for that.
7447                  */
7448                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7449                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7450         } else {
7451                 /* ORing two positives gives a positive, so safe to
7452                  * cast result into s64.
7453                  */
7454                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7455                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7456         }
7457 }
7458
7459 static void scalar_min_max_or(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7460                               struct bpf_reg_state *src_reg)
7461 {
7462         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
7463         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
7464         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7465         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7466
7467         if (src_known && dst_known) {
7468                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value);
7469                 return;
7470         }
7471
7472         /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
7473          * maximum of the operands' minima
7474          */
7475         dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
7476         dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value | dst_reg->var_off.mask;
7477         if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
7478                 /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
7479                  * ain't nobody got time for that.
7480                  */
7481                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7482                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7483         } else {
7484                 /* ORing two positives gives a positive, so safe to
7485                  * cast result into s64.
7486                  */
7487                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7488                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7489         }
7490         /* We may learn something more from the var_off */
7491         __update_reg_bounds(dst_reg);
7492 }
7493
7494 static void scalar32_min_max_xor(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7495                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7496 {
7497         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
7498         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
7499         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7500         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7501
7502         if (src_known && dst_known) {
7503                 __mark_reg32_known(dst_reg, var32_off.value);
7504                 return;
7505         }
7506
7507         /* We get both minimum and maximum from the var32_off. */
7508         dst_reg->u32_min_value = var32_off.value;
7509         dst_reg->u32_max_value = var32_off.value | var32_off.mask;
7510
7511         if (dst_reg->s32_min_value >= 0 && smin_val >= 0) {
7512                 /* XORing two positive sign numbers gives a positive,
7513                  * so safe to cast u32 result into s32.
7514                  */
7515                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7516                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7517         } else {
7518                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7519                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7520         }
7521 }
7522
7523 static void scalar_min_max_xor(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7524                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7525 {
7526         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
7527         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
7528         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7529
7530         if (src_known && dst_known) {
7531                 /* dst_reg->var_off.value has been updated earlier */
7532                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value);
7533                 return;
7534         }
7535
7536         /* We get both minimum and maximum from the var_off. */
7537         dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
7538         dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value | dst_reg->var_off.mask;
7539
7540         if (dst_reg->smin_value >= 0 && smin_val >= 0) {
7541                 /* XORing two positive sign numbers gives a positive,
7542                  * so safe to cast u64 result into s64.
7543                  */
7544                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7545                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7546         } else {
7547                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7548                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7549         }
7550
7551         __update_reg_bounds(dst_reg);
7552 }
7553
7554 static void __scalar32_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7555                                    u64 umin_val, u64 umax_val)
7556 {
7557         /* We lose all sign bit information (except what we can pick
7558          * up from var_off)
7559          */
7560         dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7561         dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7562         /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
7563         if (umax_val > 31 || dst_reg->u32_max_value > 1ULL << (31 - umax_val)) {
7564                 dst_reg->u32_min_value = 0;
7565                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
7566         } else {
7567                 dst_reg->u32_min_value <<= umin_val;
7568                 dst_reg->u32_max_value <<= umax_val;
7569         }
7570 }
7571
7572 static void scalar32_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7573                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7574 {
7575         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7576         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7577         /* u32 alu operation will zext upper bits */
7578         struct tnum subreg = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7579
7580         __scalar32_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
7581         dst_reg->var_off = tnum_subreg(tnum_lshift(subreg, umin_val));
7582         /* Not required but being careful mark reg64 bounds as unknown so
7583          * that we are forced to pick them up from tnum and zext later and
7584          * if some path skips this step we are still safe.
7585          */
7586         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7587         __update_reg32_bounds(dst_reg);
7588 }
7589
7590 static void __scalar64_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7591                                    u64 umin_val, u64 umax_val)
7592 {
7593         /* Special case <<32 because it is a common compiler pattern to sign
7594          * extend subreg by doing <<32 s>>32. In this case if 32bit bounds are
7595          * positive we know this shift will also be positive so we can track
7596          * bounds correctly. Otherwise we lose all sign bit information except
7597          * what we can pick up from var_off. Perhaps we can generalize this
7598          * later to shifts of any length.
7599          */
7600         if (umin_val == 32 && umax_val == 32 && dst_reg->s32_max_value >= 0)
7601                 dst_reg->smax_value = (s64)dst_reg->s32_max_value << 32;
7602         else
7603                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7604
7605         if (umin_val == 32 && umax_val == 32 && dst_reg->s32_min_value >= 0)
7606                 dst_reg->smin_value = (s64)dst_reg->s32_min_value << 32;
7607         else
7608                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7609
7610         /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
7611         if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
7612                 dst_reg->umin_value = 0;
7613                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7614         } else {
7615                 dst_reg->umin_value <<= umin_val;
7616                 dst_reg->umax_value <<= umax_val;
7617         }
7618 }
7619
7620 static void scalar_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7621                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7622 {
7623         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7624         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7625
7626         /* scalar64 calc uses 32bit unshifted bounds so must be called first */
7627         __scalar64_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
7628         __scalar32_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
7629
7630         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
7631         /* We may learn something more from the var_off */
7632         __update_reg_bounds(dst_reg);
7633 }
7634
7635 static void scalar32_min_max_rsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7636                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7637 {
7638         struct tnum subreg = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7639         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7640         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7641
7642         /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
7643          * be negative, then either:
7644          * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
7645          *    unknown, so we lose our signed bounds
7646          * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
7647          *    signed bounds
7648          * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
7649          *    about the result
7650          * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
7651          * unsigned bounds capture the signed bounds.
7652          * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
7653          * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
7654          * var_off of the result.
7655          */
7656         dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7657         dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7658
7659         dst_reg->var_off = tnum_rshift(subreg, umin_val);
7660         dst_reg->u32_min_value >>= umax_val;
7661         dst_reg->u32_max_value >>= umin_val;
7662
7663         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7664         __update_reg32_bounds(dst_reg);
7665 }
7666
7667 static void scalar_min_max_rsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7668                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7669 {
7670         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7671         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7672
7673         /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
7674          * be negative, then either:
7675          * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
7676          *    unknown, so we lose our signed bounds
7677          * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
7678          *    signed bounds
7679          * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
7680          *    about the result
7681          * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
7682          * unsigned bounds capture the signed bounds.
7683          * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
7684          * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
7685          * var_off of the result.
7686          */
7687         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7688         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7689         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
7690         dst_reg->umin_value >>= umax_val;
7691         dst_reg->umax_value >>= umin_val;
7692
7693         /* Its not easy to operate on alu32 bounds here because it depends
7694          * on bits being shifted in. Take easy way out and mark unbounded
7695          * so we can recalculate later from tnum.
7696          */
7697         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7698         __update_reg_bounds(dst_reg);
7699 }
7700
7701 static void scalar32_min_max_arsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7702                                   struct bpf_reg_state *src_reg)
7703 {
7704         u64 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7705
7706         /* Upon reaching here, src_known is true and
7707          * umax_val is equal to umin_val.
7708          */
7709         dst_reg->s32_min_value = (u32)(((s32)dst_reg->s32_min_value) >> umin_val);
7710         dst_reg->s32_max_value = (u32)(((s32)dst_reg->s32_max_value) >> umin_val);
7711
7712         dst_reg->var_off = tnum_arshift(tnum_subreg(dst_reg->var_off), umin_val, 32);
7713
7714         /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
7715          * dst_reg var_off to refine the result.
7716          */
7717         dst_reg->u32_min_value = 0;
7718         dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
7719
7720         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7721         __update_reg32_bounds(dst_reg);
7722 }
7723
7724 static void scalar_min_max_arsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7725                                 struct bpf_reg_state *src_reg)
7726 {
7727         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7728
7729         /* Upon reaching here, src_known is true and umax_val is equal
7730          * to umin_val.
7731          */
7732         dst_reg->smin_value >>= umin_val;
7733         dst_reg->smax_value >>= umin_val;
7734
7735         dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val, 64);
7736
7737         /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
7738          * dst_reg var_off to refine the result.
7739          */
7740         dst_reg->umin_value = 0;
7741         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7742
7743         /* Its not easy to operate on alu32 bounds here because it depends
7744          * on bits being shifted in from upper 32-bits. Take easy way out
7745          * and mark unbounded so we can recalculate later from tnum.
7746          */
7747         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7748         __update_reg_bounds(dst_reg);
7749 }
7750
7751 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
7752  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
7753  * need extra checks in the 32-bit case.
7754  */
7755 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
7756                                       struct bpf_insn *insn,
7757                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
7758                                       struct bpf_reg_state src_reg)
7759 {
7760         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
7761         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7762         bool src_known;
7763         s64 smin_val, smax_val;
7764         u64 umin_val, umax_val;
7765         s32 s32_min_val, s32_max_val;
7766         u32 u32_min_val, u32_max_val;
7767         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
7768         bool alu32 = (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64);
7769         int ret;
7770
7771         smin_val = src_reg.smin_value;
7772         smax_val = src_reg.smax_value;
7773         umin_val = src_reg.umin_value;
7774         umax_val = src_reg.umax_value;
7775
7776         s32_min_val = src_reg.s32_min_value;
7777         s32_max_val = src_reg.s32_max_value;
7778         u32_min_val = src_reg.u32_min_value;
7779         u32_max_val = src_reg.u32_max_value;
7780
7781         if (alu32) {
7782                 src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg.var_off);
7783                 if ((src_known &&
7784                      (s32_min_val != s32_max_val || u32_min_val != u32_max_val)) ||
7785                     s32_min_val > s32_max_val || u32_min_val > u32_max_val) {
7786                         /* Taint dst register if offset had invalid bounds
7787                          * derived from e.g. dead branches.
7788                          */
7789                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
7790                         return 0;
7791                 }
7792         } else {
7793                 src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
7794                 if ((src_known &&
7795                      (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
7796                     smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
7797                         /* Taint dst register if offset had invalid bounds
7798                          * derived from e.g. dead branches.
7799                          */
7800                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
7801                         return 0;
7802                 }
7803         }
7804
7805         if (!src_known &&
7806             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
7807                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
7808                 return 0;
7809         }
7810
7811         if (sanitize_needed(opcode)) {
7812                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
7813                 if (ret < 0)
7814                         return sanitize_err(env, insn, ret, NULL, NULL);
7815         }
7816
7817         /* Calculate sign/unsigned bounds and tnum for alu32 and alu64 bit ops.
7818          * There are two classes of instructions: The first class we track both
7819          * alu32 and alu64 sign/unsigned bounds independently this provides the
7820          * greatest amount of precision when alu operations are mixed with jmp32
7821          * operations. These operations are BPF_ADD, BPF_SUB, BPF_MUL, BPF_ADD,
7822          * and BPF_OR. This is possible because these ops have fairly easy to
7823          * understand and calculate behavior in both 32-bit and 64-bit alu ops.
7824          * See alu32 verifier tests for examples. The second class of
7825          * operations, BPF_LSH, BPF_RSH, and BPF_ARSH, however are not so easy
7826          * with regards to tracking sign/unsigned bounds because the bits may
7827          * cross subreg boundaries in the alu64 case. When this happens we mark
7828          * the reg unbounded in the subreg bound space and use the resulting
7829          * tnum to calculate an approximation of the sign/unsigned bounds.
7830          */
7831         switch (opcode) {
7832         case BPF_ADD:
7833                 scalar32_min_max_add(dst_reg, &src_reg);
7834                 scalar_min_max_add(dst_reg, &src_reg);
7835                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7836                 break;
7837         case BPF_SUB:
7838                 scalar32_min_max_sub(dst_reg, &src_reg);
7839                 scalar_min_max_sub(dst_reg, &src_reg);
7840                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7841                 break;
7842         case BPF_MUL:
7843                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7844                 scalar32_min_max_mul(dst_reg, &src_reg);
7845                 scalar_min_max_mul(dst_reg, &src_reg);
7846                 break;
7847         case BPF_AND:
7848                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7849                 scalar32_min_max_and(dst_reg, &src_reg);
7850                 scalar_min_max_and(dst_reg, &src_reg);
7851                 break;
7852         case BPF_OR:
7853                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7854                 scalar32_min_max_or(dst_reg, &src_reg);
7855                 scalar_min_max_or(dst_reg, &src_reg);
7856                 break;
7857         case BPF_XOR:
7858                 dst_reg->var_off = tnum_xor(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7859                 scalar32_min_max_xor(dst_reg, &src_reg);
7860                 scalar_min_max_xor(dst_reg, &src_reg);
7861                 break;
7862         case BPF_LSH:
7863                 if (umax_val >= insn_bitness) {
7864                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
7865                          * This includes shifts by a negative number.
7866                          */
7867                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7868                         break;
7869                 }
7870                 if (alu32)
7871                         scalar32_min_max_lsh(dst_reg, &src_reg);
7872                 else
7873                         scalar_min_max_lsh(dst_reg, &src_reg);
7874                 break;
7875         case BPF_RSH:
7876                 if (umax_val >= insn_bitness) {
7877                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
7878                          * This includes shifts by a negative number.
7879                          */
7880                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7881                         break;
7882                 }
7883                 if (alu32)
7884                         scalar32_min_max_rsh(dst_reg, &src_reg);
7885                 else
7886                         scalar_min_max_rsh(dst_reg, &src_reg);
7887                 break;
7888         case BPF_ARSH:
7889                 if (umax_val >= insn_bitness) {
7890                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
7891                          * This includes shifts by a negative number.
7892                          */
7893                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7894                         break;
7895                 }
7896                 if (alu32)
7897                         scalar32_min_max_arsh(dst_reg, &src_reg);
7898                 else
7899                         scalar_min_max_arsh(dst_reg, &src_reg);
7900                 break;
7901         default:
7902                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7903                 break;
7904         }
7905
7906         /* ALU32 ops are zero extended into 64bit register */
7907         if (alu32)
7908                 zext_32_to_64(dst_reg);
7909
7910         __update_reg_bounds(dst_reg);
7911         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
7912         __reg_bound_offset(dst_reg);
7913         return 0;
7914 }
7915
7916 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
7917  * and var_off.
7918  */
7919 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
7920                                    struct bpf_insn *insn)
7921 {
7922         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
7923         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
7924         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
7925         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
7926         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7927         int err;
7928
7929         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
7930         src_reg = NULL;
7931         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
7932                 ptr_reg = dst_reg;
7933         else
7934                 /* Make sure ID is cleared otherwise dst_reg min/max could be
7935                  * incorrectly propagated into other registers by find_equal_scalars()
7936                  */
7937                 dst_reg->id = 0;
7938         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7939                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
7940                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
7941                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
7942                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
7943                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
7944                                  * pointer subtraction
7945                                  */
7946                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
7947                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7948                                         return 0;
7949                                 }
7950                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
7951                                         insn->dst_reg,
7952                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
7953                                 return -EACCES;
7954                         } else {
7955                                 /* scalar += pointer
7956                                  * This is legal, but we have to reverse our
7957                                  * src/dest handling in computing the range
7958                                  */
7959                                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
7960                                 if (err)
7961                                         return err;
7962                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
7963                                                                src_reg, dst_reg);
7964                         }
7965                 } else if (ptr_reg) {
7966                         /* pointer += scalar */
7967                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
7968                         if (err)
7969                                 return err;
7970                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
7971                                                        dst_reg, src_reg);
7972                 }
7973         } else {
7974                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
7975                  * need to be able to read from this state.
7976                  */
7977                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
7978                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
7979                 src_reg = &off_reg;
7980                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
7981                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
7982                                                        ptr_reg, src_reg);
7983         }
7984
7985         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
7986         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
7987                 print_verifier_state(env, state);
7988                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
7989                 return -EINVAL;
7990         }
7991         if (WARN_ON(!src_reg)) {
7992                 print_verifier_state(env, state);
7993                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
7994                 return -EINVAL;
7995         }
7996         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
7997 }
7998
7999 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
8000 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
8001 {
8002         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
8003         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
8004         int err;
8005
8006         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
8007                 if (opcode == BPF_NEG) {
8008                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
8009                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
8010                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
8011                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
8012                                 return -EINVAL;
8013                         }
8014                 } else {
8015                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
8016                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
8017                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
8018                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
8019                                 return -EINVAL;
8020                         }
8021                 }
8022
8023                 /* check src operand */
8024                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
8025                 if (err)
8026                         return err;
8027
8028                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
8029                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
8030                                 insn->dst_reg);
8031                         return -EACCES;
8032                 }
8033
8034                 /* check dest operand */
8035                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
8036                 if (err)
8037                         return err;
8038
8039         } else if (opcode == BPF_MOV) {
8040
8041                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
8042                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
8043                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
8044                                 return -EINVAL;
8045                         }
8046
8047                         /* check src operand */
8048                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
8049                         if (err)
8050                                 return err;
8051                 } else {
8052                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
8053                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
8054                                 return -EINVAL;
8055                         }
8056                 }
8057
8058                 /* check dest operand, mark as required later */
8059                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
8060                 if (err)
8061                         return err;
8062
8063                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
8064                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
8065                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
8066
8067                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
8068                                 /* case: R1 = R2
8069                                  * copy register state to dest reg
8070                                  */
8071                                 if (src_reg->type == SCALAR_VALUE && !src_reg->id)
8072                                         /* Assign src and dst registers the same ID
8073                                          * that will be used by find_equal_scalars()
8074                                          * to propagate min/max range.
8075                                          */
8076                                         src_reg->id = ++env->id_gen;
8077                                 *dst_reg = *src_reg;
8078                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
8079                                 dst_reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
8080                         } else {
8081                                 /* R1 = (u32) R2 */
8082                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
8083                                         verbose(env,
8084                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
8085                                                 insn->src_reg);
8086                                         return -EACCES;
8087                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
8088                                         *dst_reg = *src_reg;
8089                                         /* Make sure ID is cleared otherwise
8090                                          * dst_reg min/max could be incorrectly
8091                                          * propagated into src_reg by find_equal_scalars()
8092                                          */
8093                                         dst_reg->id = 0;
8094                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
8095                                         dst_reg->subreg_def = env->insn_idx + 1;
8096                                 } else {
8097                                         mark_reg_unknown(env, regs,
8098                                                          insn->dst_reg);
8099                                 }
8100                                 zext_32_to_64(dst_reg);
8101                         }
8102                 } else {
8103                         /* case: R = imm
8104                          * remember the value we stored into this reg
8105                          */
8106                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
8107                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
8108                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
8109                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
8110                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
8111                                                  insn->imm);
8112                         } else {
8113                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
8114                                                  (u32)insn->imm);
8115                         }
8116                 }
8117
8118         } else if (opcode > BPF_END) {
8119                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
8120                 return -EINVAL;
8121
8122         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
8123
8124                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
8125                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
8126                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
8127                                 return -EINVAL;
8128                         }
8129                         /* check src1 operand */
8130                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
8131                         if (err)
8132                                 return err;
8133                 } else {
8134                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
8135                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
8136                                 return -EINVAL;
8137                         }
8138                 }
8139
8140                 /* check src2 operand */
8141                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
8142                 if (err)
8143                         return err;
8144
8145                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
8146                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
8147                         verbose(env, "div by zero\n");
8148                         return -EINVAL;
8149                 }
8150
8151                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
8152                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
8153                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
8154
8155                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
8156                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
8157                                 return -EINVAL;
8158                         }
8159                 }
8160
8161                 /* check dest operand */
8162                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
8163                 if (err)
8164                         return err;
8165
8166                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
8167         }
8168
8169         return 0;
8170 }
8171
8172 static void __find_good_pkt_pointers(struct bpf_func_state *state,
8173                                      struct bpf_reg_state *dst_reg,
8174                                      enum bpf_reg_type type, int new_range)
8175 {
8176         struct bpf_reg_state *reg;
8177         int i;
8178
8179         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
8180                 reg = &state->regs[i];
8181                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
8182                         /* keep the maximum range already checked */
8183                         reg->range = max(reg->range, new_range);
8184         }
8185
8186         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
8187                 if (!reg)
8188                         continue;
8189                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
8190                         reg->range = max(reg->range, new_range);
8191         }
8192 }
8193
8194 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
8195                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
8196                                    enum bpf_reg_type type,
8197                                    bool range_right_open)
8198 {
8199         int new_range, i;
8200
8201         if (dst_reg->off < 0 ||
8202             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
8203                 /* This doesn't give us any range */
8204                 return;
8205
8206         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
8207             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
8208                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
8209                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
8210                  */
8211                 return;
8212
8213         new_range = dst_reg->off;
8214         if (range_right_open)
8215                 new_range--;
8216
8217         /* Examples for register markings:
8218          *
8219          * pkt_data in dst register:
8220          *
8221          *   r2 = r3;
8222          *   r2 += 8;
8223          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
8224          *   <access okay>
8225          *
8226          *   r2 = r3;
8227          *   r2 += 8;
8228          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
8229          *   <handle exception>
8230          *
8231          *   Where:
8232          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
8233          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
8234          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
8235          *
8236          * pkt_data in src register:
8237          *
8238          *   r2 = r3;
8239          *   r2 += 8;
8240          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
8241          *   <handle exception>
8242          *
8243          *   r2 = r3;
8244          *   r2 += 8;
8245          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
8246          *   <access okay>
8247          *
8248          *   Where:
8249          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
8250          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
8251          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
8252          *
8253          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
8254          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
8255          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
8256          * the check.
8257          */
8258
8259         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
8260          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
8261          * the range won't allow anything.
8262          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
8263          */
8264         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
8265                 __find_good_pkt_pointers(vstate->frame[i], dst_reg, type,
8266                                          new_range);
8267 }
8268
8269 static int is_branch32_taken(struct bpf_reg_state *reg, u32 val, u8 opcode)
8270 {
8271         struct tnum subreg = tnum_subreg(reg->var_off);
8272         s32 sval = (s32)val;
8273
8274         switch (opcode) {
8275         case BPF_JEQ:
8276                 if (tnum_is_const(subreg))
8277                         return !!tnum_equals_const(subreg, val);
8278                 break;
8279         case BPF_JNE:
8280                 if (tnum_is_const(subreg))
8281                         return !tnum_equals_const(subreg, val);
8282                 break;
8283         case BPF_JSET:
8284                 if ((~subreg.mask & subreg.value) & val)
8285                         return 1;
8286                 if (!((subreg.mask | subreg.value) & val))
8287                         return 0;
8288                 break;
8289         case BPF_JGT:
8290                 if (reg->u32_min_value > val)
8291                         return 1;
8292                 else if (reg->u32_max_value <= val)
8293                         return 0;
8294                 break;
8295         case BPF_JSGT:
8296                 if (reg->s32_min_value > sval)
8297                         return 1;
8298                 else if (reg->s32_max_value <= sval)
8299                         return 0;
8300                 break;
8301         case BPF_JLT:
8302                 if (reg->u32_max_value < val)
8303                         return 1;
8304                 else if (reg->u32_min_value >= val)
8305                         return 0;
8306                 break;
8307         case BPF_JSLT:
8308                 if (reg->s32_max_value < sval)
8309                         return 1;
8310                 else if (reg->s32_min_value >= sval)
8311                         return 0;
8312                 break;
8313         case BPF_JGE:
8314                 if (reg->u32_min_value >= val)
8315                         return 1;
8316                 else if (reg->u32_max_value < val)
8317                         return 0;
8318                 break;
8319         case BPF_JSGE:
8320                 if (reg->s32_min_value >= sval)
8321                         return 1;
8322                 else if (reg->s32_max_value < sval)
8323                         return 0;
8324                 break;
8325         case BPF_JLE:
8326                 if (reg->u32_max_value <= val)
8327                         return 1;
8328                 else if (reg->u32_min_value > val)
8329                         return 0;
8330                 break;
8331         case BPF_JSLE:
8332                 if (reg->s32_max_value <= sval)
8333                         return 1;
8334                 else if (reg->s32_min_value > sval)
8335                         return 0;
8336                 break;
8337         }
8338
8339         return -1;
8340 }
8341
8342
8343 static int is_branch64_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode)
8344 {
8345         s64 sval = (s64)val;
8346
8347         switch (opcode) {
8348         case BPF_JEQ:
8349                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
8350                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
8351                 break;
8352         case BPF_JNE:
8353                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
8354                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
8355                 break;
8356         case BPF_JSET:
8357                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
8358                         return 1;
8359                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
8360                         return 0;
8361                 break;
8362         case BPF_JGT:
8363                 if (reg->umin_value > val)
8364                         return 1;
8365                 else if (reg->umax_value <= val)
8366                         return 0;
8367                 break;
8368         case BPF_JSGT:
8369                 if (reg->smin_value > sval)
8370                         return 1;
8371                 else if (reg->smax_value <= sval)
8372                         return 0;
8373                 break;
8374         case BPF_JLT:
8375                 if (reg->umax_value < val)
8376                         return 1;
8377                 else if (reg->umin_value >= val)
8378                         return 0;
8379                 break;
8380         case BPF_JSLT:
8381                 if (reg->smax_value < sval)
8382                         return 1;
8383                 else if (reg->smin_value >= sval)
8384                         return 0;
8385                 break;
8386         case BPF_JGE:
8387                 if (reg->umin_value >= val)
8388                         return 1;
8389                 else if (reg->umax_value < val)
8390                         return 0;
8391                 break;
8392         case BPF_JSGE:
8393                 if (reg->smin_value >= sval)
8394                         return 1;
8395                 else if (reg->smax_value < sval)
8396                         return 0;
8397                 break;
8398         case BPF_JLE:
8399                 if (reg->umax_value <= val)
8400                         return 1;
8401                 else if (reg->umin_value > val)
8402                         return 0;
8403                 break;
8404         case BPF_JSLE:
8405                 if (reg->smax_value <= sval)
8406                         return 1;
8407                 else if (reg->smin_value > sval)
8408                         return 0;
8409                 break;
8410         }
8411
8412         return -1;
8413 }
8414
8415 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
8416  * and return:
8417  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
8418  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
8419  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value
8420  *      range [0,10]
8421  */
8422 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode,
8423                            bool is_jmp32)
8424 {
8425         if (__is_pointer_value(false, reg)) {
8426                 if (!reg_type_not_null(reg->type))
8427                         return -1;
8428
8429                 /* If pointer is valid tests against zero will fail so we can
8430                  * use this to direct branch taken.
8431                  */
8432                 if (val != 0)
8433                         return -1;
8434
8435                 switch (opcode) {
8436                 case BPF_JEQ:
8437                         return 0;
8438                 case BPF_JNE:
8439                         return 1;
8440                 default:
8441                         return -1;
8442                 }
8443         }
8444
8445         if (is_jmp32)
8446                 return is_branch32_taken(reg, val, opcode);
8447         return is_branch64_taken(reg, val, opcode);
8448 }
8449
8450 static int flip_opcode(u32 opcode)
8451 {
8452         /* How can we transform "a <op> b" into "b <op> a"? */
8453         static const u8 opcode_flip[16] = {
8454                 /* these stay the same */
8455                 [BPF_JEQ  >> 4] = BPF_JEQ,
8456                 [BPF_JNE  >> 4] = BPF_JNE,
8457                 [BPF_JSET >> 4] = BPF_JSET,
8458                 /* these swap "lesser" and "greater" (L and G in the opcodes) */
8459                 [BPF_JGE  >> 4] = BPF_JLE,
8460                 [BPF_JGT  >> 4] = BPF_JLT,
8461                 [BPF_JLE  >> 4] = BPF_JGE,
8462                 [BPF_JLT  >> 4] = BPF_JGT,
8463                 [BPF_JSGE >> 4] = BPF_JSLE,
8464                 [BPF_JSGT >> 4] = BPF_JSLT,
8465                 [BPF_JSLE >> 4] = BPF_JSGE,
8466                 [BPF_JSLT >> 4] = BPF_JSGT
8467         };
8468         return opcode_flip[opcode >> 4];
8469 }
8470
8471 static int is_pkt_ptr_branch_taken(struct bpf_reg_state *dst_reg,
8472                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
8473                                    u8 opcode)
8474 {
8475         struct bpf_reg_state *pkt;
8476
8477         if (src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
8478                 pkt = dst_reg;
8479         } else if (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
8480                 pkt = src_reg;
8481                 opcode = flip_opcode(opcode);
8482         } else {
8483                 return -1;
8484         }
8485
8486         if (pkt->range >= 0)
8487                 return -1;
8488
8489         switch (opcode) {
8490         case BPF_JLE:
8491                 /* pkt <= pkt_end */
8492                 fallthrough;
8493         case BPF_JGT:
8494                 /* pkt > pkt_end */
8495                 if (pkt->range == BEYOND_PKT_END)
8496                         /* pkt has at last one extra byte beyond pkt_end */
8497                         return opcode == BPF_JGT;
8498                 break;
8499         case BPF_JLT:
8500                 /* pkt < pkt_end */
8501                 fallthrough;
8502         case BPF_JGE:
8503                 /* pkt >= pkt_end */
8504                 if (pkt->range == BEYOND_PKT_END || pkt->range == AT_PKT_END)
8505                         return opcode == BPF_JGE;
8506                 break;
8507         }
8508         return -1;
8509 }
8510
8511 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
8512  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
8513  * simply doing a BPF_K check.
8514  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
8515  */
8516 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
8517                             struct bpf_reg_state *false_reg,
8518                             u64 val, u32 val32,
8519                             u8 opcode, bool is_jmp32)
8520 {
8521         struct tnum false_32off = tnum_subreg(false_reg->var_off);
8522         struct tnum false_64off = false_reg->var_off;
8523         struct tnum true_32off = tnum_subreg(true_reg->var_off);
8524         struct tnum true_64off = true_reg->var_off;
8525         s64 sval = (s64)val;
8526         s32 sval32 = (s32)val32;
8527
8528         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
8529          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
8530          * the same object, but we don't bother with that.
8531          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
8532          * only need to check one of them for pointerness.
8533          */
8534         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
8535                 return;
8536
8537         switch (opcode) {
8538         case BPF_JEQ:
8539         case BPF_JNE:
8540         {
8541                 struct bpf_reg_state *reg =
8542                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
8543
8544                 /* JEQ/JNE comparison doesn't change the register equivalence.
8545                  * r1 = r2;
8546                  * if (r1 == 42) goto label;
8547                  * ...
8548                  * label: // here both r1 and r2 are known to be 42.
8549                  *
8550                  * Hence when marking register as known preserve it's ID.
8551                  */
8552                 if (is_jmp32)
8553                         __mark_reg32_known(reg, val32);
8554                 else
8555                         ___mark_reg_known(reg, val);
8556                 break;
8557         }
8558         case BPF_JSET:
8559                 if (is_jmp32) {
8560                         false_32off = tnum_and(false_32off, tnum_const(~val32));
8561                         if (is_power_of_2(val32))
8562                                 true_32off = tnum_or(true_32off,
8563                                                      tnum_const(val32));
8564                 } else {
8565                         false_64off = tnum_and(false_64off, tnum_const(~val));
8566                         if (is_power_of_2(val))
8567                                 true_64off = tnum_or(true_64off,
8568                                                      tnum_const(val));
8569                 }
8570                 break;
8571         case BPF_JGE:
8572         case BPF_JGT:
8573         {
8574                 if (is_jmp32) {
8575                         u32 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val32  : val32 - 1;
8576                         u32 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val32 + 1 : val32;
8577
8578                         false_reg->u32_max_value = min(false_reg->u32_max_value,
8579                                                        false_umax);
8580                         true_reg->u32_min_value = max(true_reg->u32_min_value,
8581                                                       true_umin);
8582                 } else {
8583                         u64 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val    : val - 1;
8584                         u64 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val + 1 : val;
8585
8586                         false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
8587                         true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
8588                 }
8589                 break;
8590         }
8591         case BPF_JSGE:
8592         case BPF_JSGT:
8593         {
8594                 if (is_jmp32) {
8595                         s32 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval32    : sval32 - 1;
8596                         s32 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval32 + 1 : sval32;
8597
8598                         false_reg->s32_max_value = min(false_reg->s32_max_value, false_smax);
8599                         true_reg->s32_min_value = max(true_reg->s32_min_value, true_smin);
8600                 } else {
8601                         s64 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval - 1;
8602                         s64 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval + 1 : sval;
8603
8604                         false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
8605                         true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
8606                 }
8607                 break;
8608         }
8609         case BPF_JLE:
8610         case BPF_JLT:
8611         {
8612                 if (is_jmp32) {
8613                         u32 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val32  : val32 + 1;
8614                         u32 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val32 - 1 : val32;
8615
8616                         false_reg->u32_min_value = max(false_reg->u32_min_value,
8617                                                        false_umin);
8618                         true_reg->u32_max_value = min(true_reg->u32_max_value,
8619                                                       true_umax);
8620                 } else {
8621                         u64 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val    : val + 1;
8622                         u64 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val - 1 : val;
8623
8624                         false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
8625                         true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
8626                 }
8627                 break;
8628         }
8629         case BPF_JSLE:
8630         case BPF_JSLT:
8631         {
8632                 if (is_jmp32) {
8633                         s32 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval32    : sval32 + 1;
8634                         s32 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval32 - 1 : sval32;
8635
8636                         false_reg->s32_min_value = max(false_reg->s32_min_value, false_smin);
8637                         true_reg->s32_max_value = min(true_reg->s32_max_value, true_smax);
8638                 } else {
8639                         s64 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval + 1;
8640                         s64 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval - 1 : sval;
8641
8642                         false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
8643                         true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
8644                 }
8645                 break;
8646         }
8647         default:
8648                 return;
8649         }
8650
8651         if (is_jmp32) {
8652                 false_reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(false_64off),
8653                                              tnum_subreg(false_32off));
8654                 true_reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(true_64off),
8655                                             tnum_subreg(true_32off));
8656                 __reg_combine_32_into_64(false_reg);
8657                 __reg_combine_32_into_64(true_reg);
8658         } else {
8659                 false_reg->var_off = false_64off;
8660                 true_reg->var_off = true_64off;
8661                 __reg_combine_64_into_32(false_reg);
8662                 __reg_combine_64_into_32(true_reg);
8663         }
8664 }
8665
8666 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
8667  * the variable reg.
8668  */
8669 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
8670                                 struct bpf_reg_state *false_reg,
8671                                 u64 val, u32 val32,
8672                                 u8 opcode, bool is_jmp32)
8673 {
8674         opcode = flip_opcode(opcode);
8675         /* This uses zero as "not present in table"; luckily the zero opcode,
8676          * BPF_JA, can't get here.
8677          */
8678         if (opcode)
8679                 reg_set_min_max(true_reg, false_reg, val, val32, opcode, is_jmp32);
8680 }
8681
8682 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
8683 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
8684                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
8685 {
8686         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
8687                                                         dst_reg->umin_value);
8688         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
8689                                                         dst_reg->umax_value);
8690         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
8691                                                         dst_reg->smin_value);
8692         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
8693                                                         dst_reg->smax_value);
8694         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
8695                                                              dst_reg->var_off);
8696         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
8697         __update_reg_bounds(src_reg);
8698         __update_reg_bounds(dst_reg);
8699         /* We might have learned something about the sign bit. */
8700         __reg_deduce_bounds(src_reg);
8701         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
8702         /* We might have learned some bits from the bounds. */
8703         __reg_bound_offset(src_reg);
8704         __reg_bound_offset(dst_reg);
8705         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
8706          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
8707          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
8708          */
8709         __update_reg_bounds(src_reg);
8710         __update_reg_bounds(dst_reg);
8711 }
8712
8713 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
8714                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
8715                                 struct bpf_reg_state *false_src,
8716                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
8717                                 u8 opcode)
8718 {
8719         switch (opcode) {
8720         case BPF_JEQ:
8721                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
8722                 break;
8723         case BPF_JNE:
8724                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
8725                 break;
8726         }
8727 }
8728
8729 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
8730                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
8731                                  bool is_null)
8732 {
8733         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id &&
8734             !WARN_ON_ONCE(!reg->id)) {
8735                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
8736                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
8737                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
8738                  */
8739                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
8740                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
8741                                  reg->off)) {
8742                         __mark_reg_known_zero(reg);
8743                         reg->off = 0;
8744                 }
8745                 if (is_null) {
8746                         reg->type = SCALAR_VALUE;
8747                         /* We don't need id and ref_obj_id from this point
8748                          * onwards anymore, thus we should better reset it,
8749                          * so that state pruning has chances to take effect.
8750                          */
8751                         reg->id = 0;
8752                         reg->ref_obj_id = 0;
8753
8754                         return;
8755                 }
8756
8757                 mark_ptr_not_null_reg(reg);
8758
8759                 if (!reg_may_point_to_spin_lock(reg)) {
8760                         /* For not-NULL ptr, reg->ref_obj_id will be reset
8761                          * in release_reg_references().
8762                          *
8763                          * reg->id is still used by spin_lock ptr. Other
8764                          * than spin_lock ptr type, reg->id can be reset.
8765                          */
8766                         reg->id = 0;
8767                 }
8768         }
8769 }
8770
8771 static void __mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_func_state *state, u32 id,
8772                                     bool is_null)
8773 {
8774         struct bpf_reg_state *reg;
8775         int i;
8776
8777         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
8778                 mark_ptr_or_null_reg(state, &state->regs[i], id, is_null);
8779
8780         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
8781                 if (!reg)
8782                         continue;
8783                 mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
8784         }
8785 }
8786
8787 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
8788  * be folded together at some point.
8789  */
8790 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
8791                                   bool is_null)
8792 {
8793         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
8794         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
8795         u32 ref_obj_id = regs[regno].ref_obj_id;
8796         u32 id = regs[regno].id;
8797         int i;
8798
8799         if (ref_obj_id && ref_obj_id == id && is_null)
8800                 /* regs[regno] is in the " == NULL" branch.
8801                  * No one could have freed the reference state before
8802                  * doing the NULL check.
8803                  */
8804                 WARN_ON_ONCE(release_reference_state(state, id));
8805
8806         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
8807                 __mark_ptr_or_null_regs(vstate->frame[i], id, is_null);
8808 }
8809
8810 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
8811                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
8812                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
8813                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
8814                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
8815 {
8816         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
8817                 return false;
8818
8819         /* Pointers are always 64-bit. */
8820         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32)
8821                 return false;
8822
8823         switch (BPF_OP(insn->code)) {
8824         case BPF_JGT:
8825                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8826                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8827                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8828                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8829                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
8830                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
8831                                                dst_reg->type, false);
8832                         mark_pkt_end(other_branch, insn->dst_reg, true);
8833                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8834                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8835                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8836                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8837                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
8838                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
8839                                                src_reg->type, true);
8840                         mark_pkt_end(this_branch, insn->src_reg, false);
8841                 } else {
8842                         return false;
8843                 }
8844                 break;
8845         case BPF_JLT:
8846                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8847                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8848                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8849                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8850                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
8851                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
8852                                                dst_reg->type, true);
8853                         mark_pkt_end(this_branch, insn->dst_reg, false);
8854                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8855                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8856                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8857                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8858                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
8859                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
8860                                                src_reg->type, false);
8861                         mark_pkt_end(other_branch, insn->src_reg, true);
8862                 } else {
8863                         return false;
8864                 }
8865                 break;
8866         case BPF_JGE:
8867                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8868                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8869                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8870                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8871                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
8872                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
8873                                                dst_reg->type, true);
8874                         mark_pkt_end(other_branch, insn->dst_reg, false);
8875                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8876                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8877                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8878                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8879                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
8880                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
8881                                                src_reg->type, false);
8882                         mark_pkt_end(this_branch, insn->src_reg, true);
8883                 } else {
8884                         return false;
8885                 }
8886                 break;
8887         case BPF_JLE:
8888                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8889                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8890                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8891                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8892                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
8893                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
8894                                                dst_reg->type, false);
8895                         mark_pkt_end(this_branch, insn->dst_reg, true);
8896                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8897                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8898                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8899                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8900                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
8901                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
8902                                                src_reg->type, true);
8903                         mark_pkt_end(other_branch, insn->src_reg, false);
8904                 } else {
8905                         return false;
8906                 }
8907                 break;
8908         default:
8909                 return false;
8910         }
8911
8912         return true;
8913 }
8914
8915 static void find_equal_scalars(struct bpf_verifier_state *vstate,
8916                                struct bpf_reg_state *known_reg)
8917 {
8918         struct bpf_func_state *state;
8919         struct bpf_reg_state *reg;
8920         int i, j;
8921
8922         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++) {
8923                 state = vstate->frame[i];
8924                 for (j = 0; j < MAX_BPF_REG; j++) {
8925                         reg = &state->regs[j];
8926                         if (reg->type == SCALAR_VALUE && reg->id == known_reg->id)
8927                                 *reg = *known_reg;
8928                 }
8929
8930                 bpf_for_each_spilled_reg(j, state, reg) {
8931                         if (!reg)
8932                                 continue;
8933                         if (reg->type == SCALAR_VALUE && reg->id == known_reg->id)
8934                                 *reg = *known_reg;
8935                 }
8936         }
8937 }
8938
8939 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
8940                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
8941 {
8942         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
8943         struct bpf_verifier_state *other_branch;
8944         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
8945         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs, *src_reg = NULL;
8946         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
8947         bool is_jmp32;
8948         int pred = -1;
8949         int err;
8950
8951         /* Only conditional jumps are expected to reach here. */
8952         if (opcode == BPF_JA || opcode > BPF_JSLE) {
8953                 verbose(env, "invalid BPF_JMP/JMP32 opcode %x\n", opcode);
8954                 return -EINVAL;
8955         }
8956
8957         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
8958                 if (insn->imm != 0) {
8959                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
8960                         return -EINVAL;
8961                 }
8962
8963                 /* check src1 operand */
8964                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
8965                 if (err)
8966                         return err;
8967
8968                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
8969                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
8970                                 insn->src_reg);
8971                         return -EACCES;
8972                 }
8973                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
8974         } else {
8975                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
8976                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
8977                         return -EINVAL;
8978                 }
8979         }
8980
8981         /* check src2 operand */
8982         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
8983         if (err)
8984                 return err;
8985
8986         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
8987         is_jmp32 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32;
8988
8989         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
8990                 pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm, opcode, is_jmp32);
8991         } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
8992                    is_jmp32 && tnum_is_const(tnum_subreg(src_reg->var_off))) {
8993                 pred = is_branch_taken(dst_reg,
8994                                        tnum_subreg(src_reg->var_off).value,
8995                                        opcode,
8996                                        is_jmp32);
8997         } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
8998                    !is_jmp32 && tnum_is_const(src_reg->var_off)) {
8999                 pred = is_branch_taken(dst_reg,
9000                                        src_reg->var_off.value,
9001                                        opcode,
9002                                        is_jmp32);
9003         } else if (reg_is_pkt_pointer_any(dst_reg) &&
9004                    reg_is_pkt_pointer_any(src_reg) &&
9005                    !is_jmp32) {
9006                 pred = is_pkt_ptr_branch_taken(dst_reg, src_reg, opcode);
9007         }
9008
9009         if (pred >= 0) {
9010                 /* If we get here with a dst_reg pointer type it is because
9011                  * above is_branch_taken() special cased the 0 comparison.
9012                  */
9013                 if (!__is_pointer_value(false, dst_reg))
9014                         err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
9015                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && !err &&
9016                     !__is_pointer_value(false, src_reg))
9017                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
9018                 if (err)
9019                         return err;
9020         }
9021
9022         if (pred == 1) {
9023                 /* Only follow the goto, ignore fall-through. If needed, push
9024                  * the fall-through branch for simulation under speculative
9025                  * execution.
9026                  */
9027                 if (!env->bypass_spec_v1 &&
9028                     !sanitize_speculative_path(env, insn, *insn_idx + 1,
9029                                                *insn_idx))
9030                         return -EFAULT;
9031                 *insn_idx += insn->off;
9032                 return 0;
9033         } else if (pred == 0) {
9034                 /* Only follow the fall-through branch, since that's where the
9035                  * program will go. If needed, push the goto branch for
9036                  * simulation under speculative execution.
9037                  */
9038                 if (!env->bypass_spec_v1 &&
9039                     !sanitize_speculative_path(env, insn,
9040                                                *insn_idx + insn->off + 1,
9041                                                *insn_idx))
9042                         return -EFAULT;
9043                 return 0;
9044         }
9045
9046         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
9047                                   false);
9048         if (!other_branch)
9049                 return -EFAULT;
9050         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
9051
9052         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
9053          * our min/max values for our dst register.
9054          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
9055          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
9056          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
9057          * comparable.
9058          */
9059         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
9060                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
9061
9062                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
9063                     src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
9064                         if (tnum_is_const(src_reg->var_off) ||
9065                             (is_jmp32 &&
9066                              tnum_is_const(tnum_subreg(src_reg->var_off))))
9067                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
9068                                                 dst_reg,
9069                                                 src_reg->var_off.value,
9070                                                 tnum_subreg(src_reg->var_off).value,
9071                                                 opcode, is_jmp32);
9072                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off) ||
9073                                  (is_jmp32 &&
9074                                   tnum_is_const(tnum_subreg(dst_reg->var_off))))
9075                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
9076                                                     src_reg,
9077                                                     dst_reg->var_off.value,
9078                                                     tnum_subreg(dst_reg->var_off).value,
9079                                                     opcode, is_jmp32);
9080                         else if (!is_jmp32 &&
9081                                  (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE))
9082                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
9083                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
9084                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
9085                                                     src_reg, dst_reg, opcode);
9086                         if (src_reg->id &&
9087                             !WARN_ON_ONCE(src_reg->id != other_branch_regs[insn->src_reg].id)) {
9088                                 find_equal_scalars(this_branch, src_reg);
9089                                 find_equal_scalars(other_branch, &other_branch_regs[insn->src_reg]);
9090                         }
9091
9092                 }
9093         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
9094                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
9095                                         dst_reg, insn->imm, (u32)insn->imm,
9096                                         opcode, is_jmp32);
9097         }
9098
9099         if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE && dst_reg->id &&
9100             !WARN_ON_ONCE(dst_reg->id != other_branch_regs[insn->dst_reg].id)) {
9101                 find_equal_scalars(this_branch, dst_reg);
9102                 find_equal_scalars(other_branch, &other_branch_regs[insn->dst_reg]);
9103         }
9104
9105         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem().
9106          * NOTE: these optimizations below are related with pointer comparison
9107          *       which will never be JMP32.
9108          */
9109         if (!is_jmp32 && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
9110             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
9111             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
9112                 /* Mark all identical registers in each branch as either
9113                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
9114                  */
9115                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
9116                                       opcode == BPF_JNE);
9117                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
9118                                       opcode == BPF_JEQ);
9119         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
9120                                            this_branch, other_branch) &&
9121                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
9122                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
9123                         insn->dst_reg);
9124                 return -EACCES;
9125         }
9126         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
9127                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
9128         return 0;
9129 }
9130
9131 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
9132 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
9133 {
9134         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
9135         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
9136         struct bpf_reg_state *dst_reg;
9137         struct bpf_map *map;
9138         int err;
9139
9140         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
9141                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
9142                 return -EINVAL;
9143         }
9144         if (insn->off != 0) {
9145                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
9146                 return -EINVAL;
9147         }
9148
9149         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
9150         if (err)
9151                 return err;
9152
9153         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
9154         if (insn->src_reg == 0) {
9155                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
9156
9157                 dst_reg->type = SCALAR_VALUE;
9158                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
9159                 return 0;
9160         }
9161
9162         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_BTF_ID) {
9163                 mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
9164
9165                 dst_reg->type = aux->btf_var.reg_type;
9166                 switch (dst_reg->type) {
9167                 case PTR_TO_MEM:
9168                         dst_reg->mem_size = aux->btf_var.mem_size;
9169                         break;
9170                 case PTR_TO_BTF_ID:
9171                 case PTR_TO_PERCPU_BTF_ID:
9172                         dst_reg->btf = aux->btf_var.btf;
9173                         dst_reg->btf_id = aux->btf_var.btf_id;
9174                         break;
9175                 default:
9176                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9177                         return -EFAULT;
9178                 }
9179                 return 0;
9180         }
9181
9182         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC) {
9183                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
9184                 u32 subprogno = insn[1].imm;
9185
9186                 if (!aux->func_info) {
9187                         verbose(env, "missing btf func_info\n");
9188                         return -EINVAL;
9189                 }
9190                 if (aux->func_info_aux[subprogno].linkage != BTF_FUNC_STATIC) {
9191                         verbose(env, "callback function not static\n");
9192                         return -EINVAL;
9193                 }
9194
9195                 dst_reg->type = PTR_TO_FUNC;
9196                 dst_reg->subprogno = subprogno;
9197                 return 0;
9198         }
9199
9200         map = env->used_maps[aux->map_index];
9201         mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
9202         dst_reg->map_ptr = map;
9203
9204         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_VALUE ||
9205             insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_IDX_VALUE) {
9206                 dst_reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
9207                 dst_reg->off = aux->map_off;
9208                 if (map_value_has_spin_lock(map))
9209                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
9210         } else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD ||
9211                    insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_IDX) {
9212                 dst_reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
9213         } else {
9214                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9215                 return -EINVAL;
9216         }
9217
9218         return 0;
9219 }
9220
9221 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
9222 {
9223         switch (type) {
9224         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
9225         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
9226         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
9227                 return true;
9228         default:
9229                 return false;
9230         }
9231 }
9232
9233 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
9234  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
9235  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
9236  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
9237  *
9238  * Implicit input:
9239  *   ctx == skb == R6 == CTX
9240  *
9241  * Explicit input:
9242  *   SRC == any register
9243  *   IMM == 32-bit immediate
9244  *
9245  * Output:
9246  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
9247  */
9248 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
9249 {
9250         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
9251         static const int ctx_reg = BPF_REG_6;
9252         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
9253         int i, err;
9254
9255         if (!may_access_skb(resolve_prog_type(env->prog))) {
9256                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
9257                 return -EINVAL;
9258         }
9259
9260         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
9261                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9262                 return -EINVAL;
9263         }
9264
9265         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
9266             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
9267             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
9268                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
9269                 return -EINVAL;
9270         }
9271
9272         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
9273         err = check_reg_arg(env, ctx_reg, SRC_OP);
9274         if (err)
9275                 return err;
9276
9277         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
9278          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
9279          * reference leak.
9280          */
9281         err = check_reference_leak(env);
9282         if (err) {
9283                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
9284                 return err;
9285         }
9286
9287         if (env->cur_state->active_spin_lock) {
9288                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be used inside bpf_spin_lock-ed region\n");
9289                 return -EINVAL;
9290         }
9291
9292         if (regs[ctx_reg].type != PTR_TO_CTX) {
9293                 verbose(env,
9294                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
9295                 return -EINVAL;
9296         }
9297
9298         if (mode == BPF_IND) {
9299                 /* check explicit source operand */
9300                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
9301                 if (err)
9302                         return err;
9303         }
9304
9305         err = check_ctx_reg(env, &regs[ctx_reg], ctx_reg);
9306         if (err < 0)
9307                 return err;
9308
9309         /* reset caller saved regs to unreadable */
9310         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
9311                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
9312                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
9313         }
9314
9315         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
9316          * the value fetched from the packet.
9317          * Already marked as written above.
9318          */
9319         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
9320         /* ld_abs load up to 32-bit skb data. */
9321         regs[BPF_REG_0].subreg_def = env->insn_idx + 1;
9322         return 0;
9323 }
9324
9325 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
9326 {
9327         struct tnum enforce_attach_type_range = tnum_unknown;
9328         const struct bpf_prog *prog = env->prog;
9329         struct bpf_reg_state *reg;
9330         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
9331         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(env->prog);
9332         int err;
9333         struct bpf_func_state *frame = env->cur_state->frame[0];
9334         const bool is_subprog = frame->subprogno;
9335
9336         /* LSM and struct_ops func-ptr's return type could be "void" */
9337         if (!is_subprog &&
9338             (prog_type == BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS ||
9339              prog_type == BPF_PROG_TYPE_LSM) &&
9340             !prog->aux->attach_func_proto->type)
9341                 return 0;
9342
9343         /* eBPF calling convention is such that R0 is used
9344          * to return the value from eBPF program.
9345          * Make sure that it's readable at this time
9346          * of bpf_exit, which means that program wrote
9347          * something into it earlier
9348          */
9349         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
9350         if (err)
9351                 return err;
9352
9353         if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
9354                 verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
9355                 return -EACCES;
9356         }
9357
9358         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
9359
9360         if (frame->in_async_callback_fn) {
9361                 /* enforce return zero from async callbacks like timer */
9362                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
9363                         verbose(env, "In async callback the register R0 is not a known value (%s)\n",
9364                                 reg_type_str[reg->type]);
9365                         return -EINVAL;
9366                 }
9367
9368                 if (!tnum_in(tnum_const(0), reg->var_off)) {
9369                         verbose_invalid_scalar(env, reg, &range, "async callback", "R0");
9370                         return -EINVAL;
9371                 }
9372                 return 0;
9373         }
9374
9375         if (is_subprog) {
9376                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
9377                         verbose(env, "At subprogram exit the register R0 is not a scalar value (%s)\n",
9378                                 reg_type_str[reg->type]);
9379                         return -EINVAL;
9380                 }
9381                 return 0;
9382         }
9383
9384         switch (prog_type) {
9385         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
9386                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP4_RECVMSG ||
9387                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP6_RECVMSG ||
9388                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET4_GETPEERNAME ||
9389                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET6_GETPEERNAME ||
9390                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET4_GETSOCKNAME ||
9391                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET6_GETSOCKNAME)
9392                         range = tnum_range(1, 1);
9393                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET4_BIND ||
9394                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET6_BIND)
9395                         range = tnum_range(0, 3);
9396                 break;
9397         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
9398                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET_EGRESS) {
9399                         range = tnum_range(0, 3);
9400                         enforce_attach_type_range = tnum_range(2, 3);
9401                 }
9402                 break;
9403         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
9404         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
9405         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
9406         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SYSCTL:
9407         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
9408                 break;
9409         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
9410                 if (!env->prog->aux->attach_btf_id)
9411                         return 0;
9412                 range = tnum_const(0);
9413                 break;
9414         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
9415                 switch (env->prog->expected_attach_type) {
9416                 case BPF_TRACE_FENTRY:
9417                 case BPF_TRACE_FEXIT:
9418                         range = tnum_const(0);
9419                         break;
9420                 case BPF_TRACE_RAW_TP:
9421                 case BPF_MODIFY_RETURN:
9422                         return 0;
9423                 case BPF_TRACE_ITER:
9424                         break;
9425                 default:
9426                         return -ENOTSUPP;
9427                 }
9428                 break;
9429         case BPF_PROG_TYPE_SK_LOOKUP:
9430                 range = tnum_range(SK_DROP, SK_PASS);
9431                 break;
9432         case BPF_PROG_TYPE_EXT:
9433                 /* freplace program can return anything as its return value
9434                  * depends on the to-be-replaced kernel func or bpf program.
9435                  */
9436         default:
9437                 return 0;
9438         }
9439
9440         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
9441                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
9442                         reg_type_str[reg->type]);
9443                 return -EINVAL;
9444         }
9445
9446         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
9447                 verbose_invalid_scalar(env, reg, &range, "program exit", "R0");
9448                 return -EINVAL;
9449         }
9450
9451         if (!tnum_is_unknown(enforce_attach_type_range) &&
9452             tnum_in(enforce_attach_type_range, reg->var_off))
9453                 env->prog->enforce_expected_attach_type = 1;
9454         return 0;
9455 }
9456
9457 /* non-recursive DFS pseudo code
9458  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
9459  * 2      label v as discovered
9460  * 3      let S be a stack
9461  * 4      S.push(v)
9462  * 5      while S is not empty
9463  * 6            t <- S.pop()
9464  * 7            if t is what we're looking for:
9465  * 8                return t
9466  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
9467  * 10               if edge e is already labelled
9468  * 11                   continue with the next edge
9469  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
9470  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
9471  * 14                   label e as tree-edge
9472  * 15                   label w as discovered
9473  * 16                   S.push(w)
9474  * 17                   continue at 5
9475  * 18               else if vertex w is discovered
9476  * 19                   label e as back-edge
9477  * 20               else
9478  * 21                   // vertex w is explored
9479  * 22                   label e as forward- or cross-edge
9480  * 23           label t as explored
9481  * 24           S.pop()
9482  *
9483  * convention:
9484  * 0x10 - discovered
9485  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
9486  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
9487  * 0x20 - explored
9488  */
9489
9490 enum {
9491         DISCOVERED = 0x10,
9492         EXPLORED = 0x20,
9493         FALLTHROUGH = 1,
9494         BRANCH = 2,
9495 };
9496
9497 static u32 state_htab_size(struct bpf_verifier_env *env)
9498 {
9499         return env->prog->len;
9500 }
9501
9502 static struct bpf_verifier_state_list **explored_state(
9503                                         struct bpf_verifier_env *env,
9504                                         int idx)
9505 {
9506         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
9507         struct bpf_func_state *state = cur->frame[cur->curframe];
9508
9509         return &env->explored_states[(idx ^ state->callsite) % state_htab_size(env)];
9510 }
9511
9512 static void init_explored_state(struct bpf_verifier_env *env, int idx)
9513 {
9514         env->insn_aux_data[idx].prune_point = true;
9515 }
9516
9517 enum {
9518         DONE_EXPLORING = 0,
9519         KEEP_EXPLORING = 1,
9520 };
9521
9522 /* t, w, e - match pseudo-code above:
9523  * t - index of current instruction
9524  * w - next instruction
9525  * e - edge
9526  */
9527 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env,
9528                      bool loop_ok)
9529 {
9530         int *insn_stack = env->cfg.insn_stack;
9531         int *insn_state = env->cfg.insn_state;
9532
9533         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
9534                 return DONE_EXPLORING;
9535
9536         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
9537                 return DONE_EXPLORING;
9538
9539         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
9540                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
9541                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
9542                 return -EINVAL;
9543         }
9544
9545         if (e == BRANCH)
9546                 /* mark branch target for state pruning */
9547                 init_explored_state(env, w);
9548
9549         if (insn_state[w] == 0) {
9550                 /* tree-edge */
9551                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
9552                 insn_state[w] = DISCOVERED;
9553                 if (env->cfg.cur_stack >= env->prog->len)
9554                         return -E2BIG;
9555                 insn_stack[env->cfg.cur_stack++] = w;
9556                 return KEEP_EXPLORING;
9557         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
9558                 if (loop_ok && env->bpf_capable)
9559                         return DONE_EXPLORING;
9560                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
9561                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
9562                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
9563                 return -EINVAL;
9564         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
9565                 /* forward- or cross-edge */
9566                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
9567         } else {
9568                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
9569                 return -EFAULT;
9570         }
9571         return DONE_EXPLORING;
9572 }
9573
9574 static int visit_func_call_insn(int t, int insn_cnt,
9575                                 struct bpf_insn *insns,
9576                                 struct bpf_verifier_env *env,
9577                                 bool visit_callee)
9578 {
9579         int ret;
9580
9581         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
9582         if (ret)
9583                 return ret;
9584
9585         if (t + 1 < insn_cnt)
9586                 init_explored_state(env, t + 1);
9587         if (visit_callee) {
9588                 init_explored_state(env, t);
9589                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH, env,
9590                                 /* It's ok to allow recursion from CFG point of
9591                                  * view. __check_func_call() will do the actual
9592                                  * check.
9593                                  */
9594                                 bpf_pseudo_func(insns + t));
9595         }
9596         return ret;
9597 }
9598
9599 /* Visits the instruction at index t and returns one of the following:
9600  *  < 0 - an error occurred
9601  *  DONE_EXPLORING - the instruction was fully explored
9602  *  KEEP_EXPLORING - there is still work to be done before it is fully explored
9603  */
9604 static int visit_insn(int t, int insn_cnt, struct bpf_verifier_env *env)
9605 {
9606         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
9607         int ret;
9608
9609         if (bpf_pseudo_func(insns + t))
9610                 return visit_func_call_insn(t, insn_cnt, insns, env, true);
9611
9612         /* All non-branch instructions have a single fall-through edge. */
9613         if (BPF_CLASS(insns[t].code) != BPF_JMP &&
9614             BPF_CLASS(insns[t].code) != BPF_JMP32)
9615                 return push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
9616
9617         switch (BPF_OP(insns[t].code)) {
9618         case BPF_EXIT:
9619                 return DONE_EXPLORING;
9620
9621         case BPF_CALL:
9622                 if (insns[t].imm == BPF_FUNC_timer_set_callback)
9623                         /* Mark this call insn to trigger is_state_visited() check
9624                          * before call itself is processed by __check_func_call().
9625                          * Otherwise new async state will be pushed for further
9626                          * exploration.
9627                          */
9628                         init_explored_state(env, t);
9629                 return visit_func_call_insn(t, insn_cnt, insns, env,
9630                                             insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL);
9631
9632         case BPF_JA:
9633                 if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K)
9634                         return -EINVAL;
9635
9636                 /* unconditional jump with single edge */
9637                 ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, FALLTHROUGH, env,
9638                                 true);
9639                 if (ret)
9640                         return ret;
9641
9642                 /* unconditional jmp is not a good pruning point,
9643                  * but it's marked, since backtracking needs
9644                  * to record jmp history in is_state_visited().
9645                  */
9646                 init_explored_state(env, t + insns[t].off + 1);
9647                 /* tell verifier to check for equivalent states
9648                  * after every call and jump
9649                  */
9650                 if (t + 1 < insn_cnt)
9651                         init_explored_state(env, t + 1);
9652
9653                 return ret;
9654
9655         default:
9656                 /* conditional jump with two edges */
9657                 init_explored_state(env, t);
9658                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, true);
9659                 if (ret)
9660                         return ret;
9661
9662                 return push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env, true);
9663         }
9664 }
9665
9666 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
9667  * loop == back-edge in directed graph
9668  */
9669 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
9670 {
9671         int insn_cnt = env->prog->len;
9672         int *insn_stack, *insn_state;
9673         int ret = 0;
9674         int i;
9675
9676         insn_state = env->cfg.insn_state = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
9677         if (!insn_state)
9678                 return -ENOMEM;
9679
9680         insn_stack = env->cfg.insn_stack = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
9681         if (!insn_stack) {
9682                 kvfree(insn_state);
9683                 return -ENOMEM;
9684         }
9685
9686         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
9687         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
9688         env->cfg.cur_stack = 1;
9689
9690         while (env->cfg.cur_stack > 0) {
9691                 int t = insn_stack[env->cfg.cur_stack - 1];
9692
9693                 ret = visit_insn(t, insn_cnt, env);
9694                 switch (ret) {
9695                 case DONE_EXPLORING:
9696                         insn_state[t] = EXPLORED;
9697                         env->cfg.cur_stack--;
9698                         break;
9699                 case KEEP_EXPLORING:
9700                         break;
9701                 default:
9702                         if (ret > 0) {
9703                                 verbose(env, "visit_insn internal bug\n");
9704                                 ret = -EFAULT;
9705                         }
9706                         goto err_free;
9707                 }
9708         }
9709
9710         if (env->cfg.cur_stack < 0) {
9711                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
9712                 ret = -EFAULT;
9713                 goto err_free;
9714         }
9715
9716         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
9717                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
9718                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
9719                         ret = -EINVAL;
9720                         goto err_free;
9721                 }
9722         }
9723         ret = 0; /* cfg looks good */
9724
9725 err_free:
9726         kvfree(insn_state);
9727         kvfree(insn_stack);
9728         env->cfg.insn_state = env->cfg.insn_stack = NULL;
9729         return ret;
9730 }
9731
9732 static int check_abnormal_return(struct bpf_verifier_env *env)
9733 {
9734         int i;
9735
9736         for (i = 1; i < env->subprog_cnt; i++) {
9737                 if (env->subprog_info[i].has_ld_abs) {
9738                         verbose(env, "LD_ABS is not allowed in subprogs without BTF\n");
9739                         return -EINVAL;
9740                 }
9741                 if (env->subprog_info[i].has_tail_call) {
9742                         verbose(env, "tail_call is not allowed in subprogs without BTF\n");
9743                         return -EINVAL;
9744                 }
9745         }
9746         return 0;
9747 }
9748
9749 /* The minimum supported BTF func info size */
9750 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
9751 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
9752
9753 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
9754                           const union bpf_attr *attr,
9755                           bpfptr_t uattr)
9756 {
9757         const struct btf_type *type, *func_proto, *ret_type;
9758         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size;
9759         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
9760         struct bpf_func_info *krecord;
9761         struct bpf_func_info_aux *info_aux = NULL;
9762         struct bpf_prog *prog;
9763         const struct btf *btf;
9764         bpfptr_t urecord;
9765         u32 prev_offset = 0;
9766         bool scalar_return;
9767         int ret = -ENOMEM;
9768
9769         nfuncs = attr->func_info_cnt;
9770         if (!nfuncs) {
9771                 if (check_abnormal_return(env))
9772                         return -EINVAL;
9773                 return 0;
9774         }
9775
9776         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
9777                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
9778                 return -EINVAL;
9779         }
9780
9781         urec_size = attr->func_info_rec_size;
9782         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
9783             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
9784             urec_size % sizeof(u32)) {
9785                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
9786                 return -EINVAL;
9787         }
9788
9789         prog = env->prog;
9790         btf = prog->aux->btf;
9791
9792         urecord = make_bpfptr(attr->func_info, uattr.is_kernel);
9793         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
9794
9795         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
9796         if (!krecord)
9797                 return -ENOMEM;
9798         info_aux = kcalloc(nfuncs, sizeof(*info_aux), GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
9799         if (!info_aux)
9800                 goto err_free;
9801
9802         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
9803                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
9804                 if (ret) {
9805                         if (ret == -E2BIG) {
9806                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
9807                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
9808                                  * out the rest of the record.
9809                                  */
9810                                 if (copy_to_bpfptr_offset(uattr,
9811                                                           offsetof(union bpf_attr, func_info_rec_size),
9812                                                           &min_size, sizeof(min_size)))
9813                                         ret = -EFAULT;
9814                         }
9815                         goto err_free;
9816                 }
9817
9818                 if (copy_from_bpfptr(&krecord[i], urecord, min_size)) {
9819                         ret = -EFAULT;
9820                         goto err_free;
9821                 }
9822
9823                 /* check insn_off */
9824                 ret = -EINVAL;
9825                 if (i == 0) {
9826                         if (krecord[i].insn_off) {
9827                                 verbose(env,
9828                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
9829                                         krecord[i].insn_off);
9830                                 goto err_free;
9831                         }
9832                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
9833                         verbose(env,
9834                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
9835                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
9836                         goto err_free;
9837                 }
9838
9839                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
9840                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
9841                         goto err_free;
9842                 }
9843
9844                 /* check type_id */
9845                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
9846                 if (!type || !btf_type_is_func(type)) {
9847                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
9848                                 krecord[i].type_id);
9849                         goto err_free;
9850                 }
9851                 info_aux[i].linkage = BTF_INFO_VLEN(type->info);
9852
9853                 func_proto = btf_type_by_id(btf, type->type);
9854                 if (unlikely(!func_proto || !btf_type_is_func_proto(func_proto)))
9855                         /* btf_func_check() already verified it during BTF load */
9856                         goto err_free;
9857                 ret_type = btf_type_skip_modifiers(btf, func_proto->type, NULL);
9858                 scalar_return =
9859                         btf_type_is_small_int(ret_type) || btf_type_is_enum(ret_type);
9860                 if (i && !scalar_return && env->subprog_info[i].has_ld_abs) {
9861                         verbose(env, "LD_ABS is only allowed in functions that return 'int'.\n");
9862                         goto err_free;
9863                 }
9864                 if (i && !scalar_return && env->subprog_info[i].has_tail_call) {
9865                         verbose(env, "tail_call is only allowed in functions that return 'int'.\n");
9866                         goto err_free;
9867                 }
9868
9869                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
9870                 bpfptr_add(&urecord, urec_size);
9871         }
9872
9873         prog->aux->func_info = krecord;
9874         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
9875         prog->aux->func_info_aux = info_aux;
9876         return 0;
9877
9878 err_free:
9879         kvfree(krecord);
9880         kfree(info_aux);
9881         return ret;
9882 }
9883
9884 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
9885 {
9886         struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
9887         int i;
9888
9889         if (!aux->func_info)
9890                 return;
9891
9892         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
9893                 aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
9894 }
9895
9896 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
9897                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
9898 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
9899
9900 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
9901                           const union bpf_attr *attr,
9902                           bpfptr_t uattr)
9903 {
9904         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
9905         struct bpf_subprog_info *sub;
9906         struct bpf_line_info *linfo;
9907         struct bpf_prog *prog;
9908         const struct btf *btf;
9909         bpfptr_t ulinfo;
9910         int err;
9911
9912         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
9913         if (!nr_linfo)
9914                 return 0;
9915
9916         rec_size = attr->line_info_rec_size;
9917         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
9918             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
9919             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
9920                 return -EINVAL;
9921
9922         /* Need to zero it in case the userspace may
9923          * pass in a smaller bpf_line_info object.
9924          */
9925         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
9926                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
9927         if (!linfo)
9928                 return -ENOMEM;
9929
9930         prog = env->prog;
9931         btf = prog->aux->btf;
9932
9933         s = 0;
9934         sub = env->subprog_info;
9935         ulinfo = make_bpfptr(attr->line_info, uattr.is_kernel);
9936         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
9937         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
9938         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
9939                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
9940                 if (err) {
9941                         if (err == -E2BIG) {
9942                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
9943                                 if (copy_to_bpfptr_offset(uattr,
9944                                                           offsetof(union bpf_attr, line_info_rec_size),
9945                                                           &expected_size, sizeof(expected_size)))
9946                                         err = -EFAULT;
9947                         }
9948                         goto err_free;
9949                 }
9950
9951                 if (copy_from_bpfptr(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
9952                         err = -EFAULT;
9953                         goto err_free;
9954                 }
9955
9956                 /*
9957                  * Check insn_off to ensure
9958                  * 1) strictly increasing AND
9959                  * 2) bounded by prog->len
9960                  *
9961                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
9962                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
9963                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
9964                  * first sub also and the first sub must have
9965                  * subprog_info[0].start == 0.
9966                  */
9967                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
9968                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
9969                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
9970                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
9971                                 prog->len);
9972                         err = -EINVAL;
9973                         goto err_free;
9974                 }
9975
9976                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
9977                         verbose(env,
9978                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
9979                                 i);
9980                         err = -EINVAL;
9981                         goto err_free;
9982                 }
9983
9984                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
9985                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
9986                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
9987                         err = -EINVAL;
9988                         goto err_free;
9989                 }
9990
9991                 if (s != env->subprog_cnt) {
9992                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
9993                                 sub[s].linfo_idx = i;
9994                                 s++;
9995                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
9996                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
9997                                 err = -EINVAL;
9998                                 goto err_free;
9999                         }
10000                 }
10001
10002                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
10003                 bpfptr_add(&ulinfo, rec_size);
10004         }
10005
10006         if (s != env->subprog_cnt) {
10007                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
10008                         env->subprog_cnt - s, s);
10009                 err = -EINVAL;
10010                 goto err_free;
10011         }
10012
10013         prog->aux->linfo = linfo;
10014         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
10015
10016         return 0;
10017
10018 err_free:
10019         kvfree(linfo);
10020         return err;
10021 }
10022
10023 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
10024                           const union bpf_attr *attr,
10025                           bpfptr_t uattr)
10026 {
10027         struct btf *btf;
10028         int err;
10029
10030         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt) {
10031                 if (check_abnormal_return(env))
10032                         return -EINVAL;
10033                 return 0;
10034         }
10035
10036         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
10037         if (IS_ERR(btf))
10038                 return PTR_ERR(btf);
10039         if (btf_is_kernel(btf)) {
10040                 btf_put(btf);
10041                 return -EACCES;
10042         }
10043         env->prog->aux->btf = btf;
10044
10045         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
10046         if (err)
10047                 return err;
10048
10049         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
10050         if (err)
10051                 return err;
10052
10053         return 0;
10054 }
10055
10056 /* check %cur's range satisfies %old's */
10057 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
10058                          struct bpf_reg_state *cur)
10059 {
10060         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
10061                old->umax_value >= cur->umax_value &&
10062                old->smin_value <= cur->smin_value &&
10063                old->smax_value >= cur->smax_value &&
10064                old->u32_min_value <= cur->u32_min_value &&
10065                old->u32_max_value >= cur->u32_max_value &&
10066                old->s32_min_value <= cur->s32_min_value &&
10067                old->s32_max_value >= cur->s32_max_value;
10068 }
10069
10070 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
10071  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
10072  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
10073  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
10074  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
10075  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
10076  * that.
10077  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
10078  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
10079  */
10080 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct bpf_id_pair *idmap)
10081 {
10082         unsigned int i;
10083
10084         for (i = 0; i < BPF_ID_MAP_SIZE; i++) {
10085                 if (!idmap[i].old) {
10086                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
10087                         idmap[i].old = old_id;
10088                         idmap[i].cur = cur_id;
10089                         return true;
10090                 }
10091                 if (idmap[i].old == old_id)
10092                         return idmap[i].cur == cur_id;
10093         }
10094         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
10095         WARN_ON_ONCE(1);
10096         return false;
10097 }
10098
10099 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
10100                              struct bpf_func_state *st)
10101 {
10102         enum bpf_reg_liveness live;
10103         int i, j;
10104
10105         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
10106                 live = st->regs[i].live;
10107                 /* liveness must not touch this register anymore */
10108                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
10109                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
10110                         /* since the register is unused, clear its state
10111                          * to make further comparison simpler
10112                          */
10113                         __mark_reg_not_init(env, &st->regs[i]);
10114         }
10115
10116         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10117                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
10118                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
10119                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
10120                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
10121                         __mark_reg_not_init(env, &st->stack[i].spilled_ptr);
10122                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
10123                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
10124                 }
10125         }
10126 }
10127
10128 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
10129                                  struct bpf_verifier_state *st)
10130 {
10131         int i;
10132
10133         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
10134                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
10135                 return;
10136
10137         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
10138                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
10139 }
10140
10141 /* the parentage chains form a tree.
10142  * the verifier states are added to state lists at given insn and
10143  * pushed into state stack for future exploration.
10144  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
10145  * stored in the state lists have their final liveness state already,
10146  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
10147  * the verifier explores other branches.
10148  * Example:
10149  * 1: r0 = 1
10150  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
10151  * 3: r0 = 2
10152  * 4: exit
10153  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
10154  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
10155  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
10156  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
10157  *
10158  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
10159  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
10160  * time means that all states below this branch were already explored and
10161  * their final liveness marks are already propagated.
10162  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
10163  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
10164  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
10165  * will not be used.
10166  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
10167  * to simplify state merging.
10168  *
10169  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
10170  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
10171  * the callsites
10172  */
10173 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
10174                               struct bpf_verifier_state *cur)
10175 {
10176         struct bpf_verifier_state_list *sl;
10177         int i;
10178
10179         sl = *explored_state(env, insn);
10180         while (sl) {
10181                 if (sl->state.branches)
10182                         goto next;
10183                 if (sl->state.insn_idx != insn ||
10184                     sl->state.curframe != cur->curframe)
10185                         goto next;
10186                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
10187                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
10188                                 goto next;
10189                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
10190 next:
10191                 sl = sl->next;
10192         }
10193 }
10194
10195 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
10196 static bool regsafe(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_reg_state *rold,
10197                     struct bpf_reg_state *rcur, struct bpf_id_pair *idmap)
10198 {
10199         bool equal;
10200
10201         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
10202                 /* explored state didn't use this */
10203                 return true;
10204
10205         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
10206
10207         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
10208                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
10209                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
10210                  */
10211                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
10212
10213         if (equal)
10214                 return true;
10215
10216         if (rold->type == NOT_INIT)
10217                 /* explored state can't have used this */
10218                 return true;
10219         if (rcur->type == NOT_INIT)
10220                 return false;
10221         switch (rold->type) {
10222         case SCALAR_VALUE:
10223                 if (env->explore_alu_limits)
10224                         return false;
10225                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
10226                         if (!rold->precise && !rcur->precise)
10227                                 return true;
10228                         /* new val must satisfy old val knowledge */
10229                         return range_within(rold, rcur) &&
10230                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
10231                 } else {
10232                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
10233                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
10234                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
10235                          * while pointers are not. We could make this safe in
10236                          * special cases if root is calling us, but it's
10237                          * probably not worth the hassle.
10238                          */
10239                         return false;
10240                 }
10241         case PTR_TO_MAP_KEY:
10242         case PTR_TO_MAP_VALUE:
10243                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
10244                  * everything else matches, we are OK.
10245                  * 'id' is not compared, since it's only used for maps with
10246                  * bpf_spin_lock inside map element and in such cases if
10247                  * the rest of the prog is valid for one map element then
10248                  * it's valid for all map elements regardless of the key
10249                  * used in bpf_map_lookup()
10250                  */
10251                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
10252                        range_within(rold, rcur) &&
10253                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
10254         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
10255                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
10256                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
10257                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
10258                  * checked, doing so could have affected others with the same
10259                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
10260                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
10261                  */
10262                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
10263                         return false;
10264                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
10265                         return false;
10266                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
10267                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
10268         case PTR_TO_PACKET_META:
10269         case PTR_TO_PACKET:
10270                 if (rcur->type != rold->type)
10271                         return false;
10272                 /* We must have at least as much range as the old ptr
10273                  * did, so that any accesses which were safe before are
10274                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
10275                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
10276                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
10277                  */
10278                 if (rold->range > rcur->range)
10279                         return false;
10280                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
10281                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
10282                  */
10283                 if (rold->off != rcur->off)
10284                         return false;
10285                 /* id relations must be preserved */
10286                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
10287                         return false;
10288                 /* new val must satisfy old val knowledge */
10289                 return range_within(rold, rcur) &&
10290                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
10291         case PTR_TO_CTX:
10292         case CONST_PTR_TO_MAP:
10293         case PTR_TO_PACKET_END:
10294         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
10295         case PTR_TO_SOCKET:
10296         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
10297         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
10298         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
10299         case PTR_TO_TCP_SOCK:
10300         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
10301         case PTR_TO_XDP_SOCK:
10302                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
10303                  * would have accepted
10304                  */
10305         default:
10306                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
10307                 return false;
10308         }
10309
10310         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
10311         WARN_ON_ONCE(1);
10312         return false;
10313 }
10314
10315 static bool stacksafe(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_func_state *old,
10316                       struct bpf_func_state *cur, struct bpf_id_pair *idmap)
10317 {
10318         int i, spi;
10319
10320         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
10321          * slots in the current stack, since explored(safe) state
10322          * didn't use them
10323          */
10324         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
10325                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
10326
10327                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
10328                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
10329                         /* explored state didn't use this */
10330                         continue;
10331                 }
10332
10333                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
10334                         continue;
10335
10336                 /* explored stack has more populated slots than current stack
10337                  * and these slots were used
10338                  */
10339                 if (i >= cur->allocated_stack)
10340                         return false;
10341
10342                 /* if old state was safe with misc data in the stack
10343                  * it will be safe with zero-initialized stack.
10344                  * The opposite is not true
10345                  */
10346                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
10347                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
10348                         continue;
10349                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
10350                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
10351                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
10352                          * this stack slot, but current has STACK_MISC ->
10353                          * this verifier states are not equivalent,
10354                          * return false to continue verification of this path
10355                          */
10356                         return false;
10357                 if (i % BPF_REG_SIZE)
10358                         continue;
10359                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
10360                         continue;
10361                 if (!regsafe(env, &old->stack[spi].spilled_ptr,
10362                              &cur->stack[spi].spilled_ptr, idmap))
10363                         /* when explored and current stack slot are both storing
10364                          * spilled registers, check that stored pointers types
10365                          * are the same as well.
10366                          * Ex: explored safe path could have stored
10367                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
10368                          * but current path has stored:
10369                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
10370                          * such verifier states are not equivalent.
10371                          * return false to continue verification of this path
10372                          */
10373                         return false;
10374         }
10375         return true;
10376 }
10377
10378 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
10379 {
10380         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
10381                 return false;
10382         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
10383                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
10384 }
10385
10386 /* compare two verifier states
10387  *
10388  * all states stored in state_list are known to be valid, since
10389  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
10390  *
10391  * this function is called when verifier exploring different branches of
10392  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
10393  * more strict register state and more strict stack state then this execution
10394  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
10395  * concluded that more strict state leads to valid finish.
10396  *
10397  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
10398  * and explored stack state is more conservative than the current one.
10399  * Example:
10400  *       explored                   current
10401  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
10402  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
10403  *
10404  * In other words if current stack state (one being explored) has more
10405  * valid slots than old one that already passed validation, it means
10406  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
10407  *
10408  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
10409  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
10410  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
10411  */
10412 static bool func_states_equal(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_func_state *old,
10413                               struct bpf_func_state *cur)
10414 {
10415         int i;
10416
10417         memset(env->idmap_scratch, 0, sizeof(env->idmap_scratch));
10418         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
10419                 if (!regsafe(env, &old->regs[i], &cur->regs[i],
10420                              env->idmap_scratch))
10421                         return false;
10422
10423         if (!stacksafe(env, old, cur, env->idmap_scratch))
10424                 return false;
10425
10426         if (!refsafe(old, cur))
10427                 return false;
10428
10429         return true;
10430 }
10431
10432 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
10433                          struct bpf_verifier_state *old,
10434                          struct bpf_verifier_state *cur)
10435 {
10436         int i;
10437
10438         if (old->curframe != cur->curframe)
10439                 return false;
10440
10441         /* Verification state from speculative execution simulation
10442          * must never prune a non-speculative execution one.
10443          */
10444         if (old->speculative && !cur->speculative)
10445                 return false;
10446
10447         if (old->active_spin_lock != cur->active_spin_lock)
10448                 return false;
10449
10450         /* for states to be equal callsites have to be the same
10451          * and all frame states need to be equivalent
10452          */
10453         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
10454                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
10455                         return false;
10456                 if (!func_states_equal(env, old->frame[i], cur->frame[i]))
10457                         return false;
10458         }
10459         return true;
10460 }
10461
10462 /* Return 0 if no propagation happened. Return negative error code if error
10463  * happened. Otherwise, return the propagated bit.
10464  */
10465 static int propagate_liveness_reg(struct bpf_verifier_env *env,
10466                                   struct bpf_reg_state *reg,
10467                                   struct bpf_reg_state *parent_reg)
10468 {
10469         u8 parent_flag = parent_reg->live & REG_LIVE_READ;
10470         u8 flag = reg->live & REG_LIVE_READ;
10471         int err;
10472
10473         /* When comes here, read flags of PARENT_REG or REG could be any of
10474          * REG_LIVE_READ64, REG_LIVE_READ32, REG_LIVE_NONE. There is no need
10475          * of propagation if PARENT_REG has strongest REG_LIVE_READ64.
10476          */
10477         if (parent_flag == REG_LIVE_READ64 ||
10478             /* Or if there is no read flag from REG. */
10479             !flag ||
10480             /* Or if the read flag from REG is the same as PARENT_REG. */
10481             parent_flag == flag)
10482                 return 0;
10483
10484         err = mark_reg_read(env, reg, parent_reg, flag);
10485         if (err)
10486                 return err;
10487
10488         return flag;
10489 }
10490
10491 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
10492  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
10493  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
10494  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
10495  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
10496  * in mark_reg_read() is for.
10497  */
10498 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
10499                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
10500                               struct bpf_verifier_state *vparent)
10501 {
10502         struct bpf_reg_state *state_reg, *parent_reg;
10503         struct bpf_func_state *state, *parent;
10504         int i, frame, err = 0;
10505
10506         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
10507                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
10508                      vparent->curframe, vstate->curframe);
10509                 return -EFAULT;
10510         }
10511         /* Propagate read liveness of registers... */
10512         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
10513         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
10514                 parent = vparent->frame[frame];
10515                 state = vstate->frame[frame];
10516                 parent_reg = parent->regs;
10517                 state_reg = state->regs;
10518                 /* We don't need to worry about FP liveness, it's read-only */
10519                 for (i = frame < vstate->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
10520                         err = propagate_liveness_reg(env, &state_reg[i],
10521                                                      &parent_reg[i]);
10522                         if (err < 0)
10523                                 return err;
10524                         if (err == REG_LIVE_READ64)
10525                                 mark_insn_zext(env, &parent_reg[i]);
10526                 }
10527
10528                 /* Propagate stack slots. */
10529                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
10530                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10531                         parent_reg = &parent->stack[i].spilled_ptr;
10532                         state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
10533                         err = propagate_liveness_reg(env, state_reg,
10534                                                      parent_reg);
10535                         if (err < 0)
10536                                 return err;
10537                 }
10538         }
10539         return 0;
10540 }
10541
10542 /* find precise scalars in the previous equivalent state and
10543  * propagate them into the current state
10544  */
10545 static int propagate_precision(struct bpf_verifier_env *env,
10546                                const struct bpf_verifier_state *old)
10547 {
10548         struct bpf_reg_state *state_reg;
10549         struct bpf_func_state *state;
10550         int i, err = 0;
10551
10552         state = old->frame[old->curframe];
10553         state_reg = state->regs;
10554         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++, state_reg++) {
10555                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
10556                     !state_reg->precise)
10557                         continue;
10558                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
10559                         verbose(env, "propagating r%d\n", i);
10560                 err = mark_chain_precision(env, i);
10561                 if (err < 0)
10562                         return err;
10563         }
10564
10565         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10566                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
10567                         continue;
10568                 state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
10569                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
10570                     !state_reg->precise)
10571                         continue;
10572                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
10573                         verbose(env, "propagating fp%d\n",
10574                                 (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
10575                 err = mark_chain_precision_stack(env, i);
10576                 if (err < 0)
10577                         return err;
10578         }
10579         return 0;
10580 }
10581
10582 static bool states_maybe_looping(struct bpf_verifier_state *old,
10583                                  struct bpf_verifier_state *cur)
10584 {
10585         struct bpf_func_state *fold, *fcur;
10586         int i, fr = cur->curframe;
10587
10588         if (old->curframe != fr)
10589                 return false;
10590
10591         fold = old->frame[fr];
10592         fcur = cur->frame[fr];
10593         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
10594                 if (memcmp(&fold->regs[i], &fcur->regs[i],
10595                            offsetof(struct bpf_reg_state, parent)))
10596                         return false;
10597         return true;
10598 }
10599
10600
10601 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
10602 {
10603         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
10604         struct bpf_verifier_state_list *sl, **pprev;
10605         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
10606         int i, j, err, states_cnt = 0;
10607         bool add_new_state = env->test_state_freq ? true : false;
10608
10609         cur->last_insn_idx = env->prev_insn_idx;
10610         if (!env->insn_aux_data[insn_idx].prune_point)
10611                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
10612                  * be doing state search here
10613                  */
10614                 return 0;
10615
10616         /* bpf progs typically have pruning point every 4 instructions
10617          * http://vger.kernel.org/bpfconf2019.html#session-1
10618          * Do not add new state for future pruning if the verifier hasn't seen
10619          * at least 2 jumps and at least 8 instructions.
10620          * This heuristics helps decrease 'total_states' and 'peak_states' metric.
10621          * In tests that amounts to up to 50% reduction into total verifier
10622          * memory consumption and 20% verifier time speedup.
10623          */
10624         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed >= 2 &&
10625             env->insn_processed - env->prev_insn_processed >= 8)
10626                 add_new_state = true;
10627
10628         pprev = explored_state(env, insn_idx);
10629         sl = *pprev;
10630
10631         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
10632
10633         while (sl) {
10634                 states_cnt++;
10635                 if (sl->state.insn_idx != insn_idx)
10636                         goto next;
10637
10638                 if (sl->state.branches) {
10639                         struct bpf_func_state *frame = sl->state.frame[sl->state.curframe];
10640
10641                         if (frame->in_async_callback_fn &&
10642                             frame->async_entry_cnt != cur->frame[cur->curframe]->async_entry_cnt) {
10643                                 /* Different async_entry_cnt means that the verifier is
10644                                  * processing another entry into async callback.
10645                                  * Seeing the same state is not an indication of infinite
10646                                  * loop or infinite recursion.
10647                                  * But finding the same state doesn't mean that it's safe
10648                                  * to stop processing the current state. The previous state
10649                                  * hasn't yet reached bpf_exit, since state.branches > 0.
10650                                  * Checking in_async_callback_fn alone is not enough either.
10651                                  * Since the verifier still needs to catch infinite loops
10652                                  * inside async callbacks.
10653                                  */
10654                         } else if (states_maybe_looping(&sl->state, cur) &&
10655                                    states_equal(env, &sl->state, cur)) {
10656                                 verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
10657                                 verbose(env, "infinite loop detected at insn %d\n", insn_idx);
10658                                 return -EINVAL;
10659                         }
10660                         /* if the verifier is processing a loop, avoid adding new state
10661                          * too often, since different loop iterations have distinct
10662                          * states and may not help future pruning.
10663                          * This threshold shouldn't be too low to make sure that
10664                          * a loop with large bound will be rejected quickly.
10665                          * The most abusive loop will be:
10666                          * r1 += 1
10667                          * if r1 < 1000000 goto pc-2
10668                          * 1M insn_procssed limit / 100 == 10k peak states.
10669                          * This threshold shouldn't be too high either, since states
10670                          * at the end of the loop are likely to be useful in pruning.
10671                          */
10672                         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed < 20 &&
10673                             env->insn_processed - env->prev_insn_processed < 100)
10674                                 add_new_state = false;
10675                         goto miss;
10676                 }
10677                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
10678                         sl->hit_cnt++;
10679                         /* reached equivalent register/stack state,
10680                          * prune the search.
10681                          * Registers read by the continuation are read by us.
10682                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
10683                          * will prevent corresponding reads in the continuation
10684                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
10685                          * own state will get the read marks recorded, but
10686                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
10687                          * this state and will pop a new one.
10688                          */
10689                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
10690
10691                         /* if previous state reached the exit with precision and
10692                          * current state is equivalent to it (except precsion marks)
10693                          * the precision needs to be propagated back in
10694                          * the current state.
10695                          */
10696                         err = err ? : push_jmp_history(env, cur);
10697                         err = err ? : propagate_precision(env, &sl->state);
10698                         if (err)
10699                                 return err;
10700                         return 1;
10701                 }
10702 miss:
10703                 /* when new state is not going to be added do not increase miss count.
10704                  * Otherwise several loop iterations will remove the state
10705                  * recorded earlier. The goal of these heuristics is to have
10706                  * states from some iterations of the loop (some in the beginning
10707                  * and some at the end) to help pruning.
10708                  */
10709                 if (add_new_state)
10710                         sl->miss_cnt++;
10711                 /* heuristic to determine whether this state is beneficial
10712                  * to keep checking from state equivalence point of view.
10713                  * Higher numbers increase max_states_per_insn and verification time,
10714                  * but do not meaningfully decrease insn_processed.
10715                  */
10716                 if (sl->miss_cnt > sl->hit_cnt * 3 + 3) {
10717                         /* the state is unlikely to be useful. Remove it to
10718                          * speed up verification
10719                          */
10720                         *pprev = sl->next;
10721                         if (sl->state.frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE) {
10722                                 u32 br = sl->state.branches;
10723
10724                                 WARN_ONCE(br,
10725                                           "BUG live_done but branches_to_explore %d\n",
10726                                           br);
10727                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
10728                                 kfree(sl);
10729                                 env->peak_states--;
10730                         } else {
10731                                 /* cannot free this state, since parentage chain may
10732                                  * walk it later. Add it for free_list instead to
10733                                  * be freed at the end of verification
10734                                  */
10735                                 sl->next = env->free_list;
10736                                 env->free_list = sl;
10737                         }
10738                         sl = *pprev;
10739                         continue;
10740                 }
10741 next:
10742                 pprev = &sl->next;
10743                 sl = *pprev;
10744         }
10745
10746         if (env->max_states_per_insn < states_cnt)
10747                 env->max_states_per_insn = states_cnt;
10748
10749         if (!env->bpf_capable && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
10750                 return push_jmp_history(env, cur);
10751
10752         if (!add_new_state)
10753                 return push_jmp_history(env, cur);
10754
10755         /* There were no equivalent states, remember the current one.
10756          * Technically the current state is not proven to be safe yet,
10757          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
10758          * or it will be rejected. When there are no loops the verifier won't be
10759          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
10760          * again on the way to bpf_exit.
10761          * When looping the sl->state.branches will be > 0 and this state
10762          * will not be considered for equivalence until branches == 0.
10763          */
10764         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
10765         if (!new_sl)
10766                 return -ENOMEM;
10767         env->total_states++;
10768         env->peak_states++;
10769         env->prev_jmps_processed = env->jmps_processed;
10770         env->prev_insn_processed = env->insn_processed;
10771
10772         /* add new state to the head of linked list */
10773         new = &new_sl->state;
10774         err = copy_verifier_state(new, cur);
10775         if (err) {
10776                 free_verifier_state(new, false);
10777                 kfree(new_sl);
10778                 return err;
10779         }
10780         new->insn_idx = insn_idx;
10781         WARN_ONCE(new->branches != 1,
10782                   "BUG is_state_visited:branches_to_explore=%d insn %d\n", new->branches, insn_idx);
10783
10784         cur->parent = new;
10785         cur->first_insn_idx = insn_idx;
10786         clear_jmp_history(cur);
10787         new_sl->next = *explored_state(env, insn_idx);
10788         *explored_state(env, insn_idx) = new_sl;
10789         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
10790          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
10791          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
10792          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
10793          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
10794          * from callee with its full parentage chain, anyway.
10795          */
10796         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
10797          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
10798          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
10799          * their parent and current state never has children yet.  Only
10800          * explored_states can get read marks.)
10801          */
10802         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
10803                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
10804                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
10805                 for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
10806                         cur->frame[j]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
10807         }
10808
10809         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
10810         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
10811                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
10812                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
10813
10814                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10815                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
10816                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
10817                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
10818                 }
10819         }
10820         return 0;
10821 }
10822
10823 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
10824 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
10825 {
10826         switch (type) {
10827         case PTR_TO_CTX:
10828         case PTR_TO_SOCKET:
10829         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
10830         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
10831         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
10832         case PTR_TO_TCP_SOCK:
10833         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
10834         case PTR_TO_XDP_SOCK:
10835         case PTR_TO_BTF_ID:
10836         case PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL:
10837                 return false;
10838         default:
10839                 return true;
10840         }
10841 }
10842
10843 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
10844  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
10845  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
10846  *
10847  * R1 = sock_ptr
10848  * goto X;
10849  * ...
10850  * R1 = some_other_valid_ptr;
10851  * goto X;
10852  * ...
10853  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
10854  */
10855 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
10856 {
10857         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
10858                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
10859 }
10860
10861 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
10862 {
10863         bool pop_log = !(env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2);
10864         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
10865         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
10866         struct bpf_reg_state *regs;
10867         int insn_cnt = env->prog->len;
10868         bool do_print_state = false;
10869         int prev_insn_idx = -1;
10870
10871         for (;;) {
10872                 struct bpf_insn *insn;
10873                 u8 class;
10874                 int err;
10875
10876                 env->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
10877                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
10878                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
10879                                 env->insn_idx, insn_cnt);
10880                         return -EFAULT;
10881                 }
10882
10883                 insn = &insns[env->insn_idx];
10884                 class = BPF_CLASS(insn->code);
10885
10886                 if (++env->insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
10887                         verbose(env,
10888                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
10889                                 env->insn_processed);
10890                         return -E2BIG;
10891                 }
10892
10893                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
10894                 if (err < 0)
10895                         return err;
10896                 if (err == 1) {
10897                         /* found equivalent state, can prune the search */
10898                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
10899                                 if (do_print_state)
10900                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
10901                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
10902                                                 env->cur_state->speculative ?
10903                                                 " (speculative execution)" : "");
10904                                 else
10905                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
10906                         }
10907                         goto process_bpf_exit;
10908                 }
10909
10910                 if (signal_pending(current))
10911                         return -EAGAIN;
10912
10913                 if (need_resched())
10914                         cond_resched();
10915
10916                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2 ||
10917                     (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL && do_print_state)) {
10918                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
10919                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
10920                         else
10921                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
10922                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
10923                                         env->cur_state->speculative ?
10924                                         " (speculative execution)" : "");
10925                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
10926                         do_print_state = false;
10927                 }
10928
10929                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
10930                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
10931                                 .cb_call        = disasm_kfunc_name,
10932                                 .cb_print       = verbose,
10933                                 .private_data   = env,
10934                         };
10935
10936                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
10937                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
10938                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
10939                 }
10940
10941                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
10942                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
10943                                                            env->prev_insn_idx);
10944                         if (err)
10945                                 return err;
10946                 }
10947
10948                 regs = cur_regs(env);
10949                 sanitize_mark_insn_seen(env);
10950                 prev_insn_idx = env->insn_idx;
10951
10952                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
10953                         err = check_alu_op(env, insn);
10954                         if (err)
10955                                 return err;
10956
10957                 } else if (class == BPF_LDX) {
10958                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
10959
10960                         /* check for reserved fields is already done */
10961
10962                         /* check src operand */
10963                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
10964                         if (err)
10965                                 return err;
10966
10967                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
10968                         if (err)
10969                                 return err;
10970
10971                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
10972
10973                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
10974                          * the state of dst_reg will be updated by this func
10975                          */
10976                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
10977                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
10978                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
10979                         if (err)
10980                                 return err;
10981
10982                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
10983
10984                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
10985                                 /* saw a valid insn
10986                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
10987                                  * save type to validate intersecting paths
10988                                  */
10989                                 *prev_src_type = src_reg_type;
10990
10991                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
10992                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
10993                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
10994                                  * with different pointer types:
10995                                  * src_reg == ctx in one branch and
10996                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
10997                                  * Reject it.
10998                                  */
10999                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
11000                                 return -EINVAL;
11001                         }
11002
11003                 } else if (class == BPF_STX) {
11004                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
11005
11006                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ATOMIC) {
11007                                 err = check_atomic(env, env->insn_idx, insn);
11008                                 if (err)
11009                                         return err;
11010                                 env->insn_idx++;
11011                                 continue;
11012                         }
11013
11014                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0) {
11015                                 verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
11016                                 return -EINVAL;
11017                         }
11018
11019                         /* check src1 operand */
11020                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
11021                         if (err)
11022                                 return err;
11023                         /* check src2 operand */
11024                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
11025                         if (err)
11026                                 return err;
11027
11028                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
11029
11030                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
11031                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
11032                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
11033                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
11034                         if (err)
11035                                 return err;
11036
11037                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
11038
11039                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
11040                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
11041                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
11042                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
11043                                 return -EINVAL;
11044                         }
11045
11046                 } else if (class == BPF_ST) {
11047                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
11048                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
11049                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
11050                                 return -EINVAL;
11051                         }
11052                         /* check src operand */
11053                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
11054                         if (err)
11055                                 return err;
11056
11057                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
11058                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
11059                                         insn->dst_reg,
11060                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
11061                                 return -EACCES;
11062                         }
11063
11064                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
11065                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
11066                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
11067                                                BPF_WRITE, -1, false);
11068                         if (err)
11069                                 return err;
11070
11071                 } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
11072                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
11073
11074                         env->jmps_processed++;
11075                         if (opcode == BPF_CALL) {
11076                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
11077                                     insn->off != 0 ||
11078                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
11079                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL &&
11080                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL) ||
11081                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
11082                                     class == BPF_JMP32) {
11083                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
11084                                         return -EINVAL;
11085                                 }
11086
11087                                 if (env->cur_state->active_spin_lock &&
11088                                     (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL ||
11089                                      insn->imm != BPF_FUNC_spin_unlock)) {
11090                                         verbose(env, "function calls are not allowed while holding a lock\n");
11091                                         return -EINVAL;
11092                                 }
11093                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
11094                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
11095                                 else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL)
11096                                         err = check_kfunc_call(env, insn);
11097                                 else
11098                                         err = check_helper_call(env, insn, &env->insn_idx);
11099                                 if (err)
11100                                         return err;
11101                         } else if (opcode == BPF_JA) {
11102                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
11103                                     insn->imm != 0 ||
11104                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
11105                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
11106                                     class == BPF_JMP32) {
11107                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
11108                                         return -EINVAL;
11109                                 }
11110
11111                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
11112                                 continue;
11113
11114                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
11115                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
11116                                     insn->imm != 0 ||
11117                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
11118                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
11119                                     class == BPF_JMP32) {
11120                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
11121                                         return -EINVAL;
11122                                 }
11123
11124                                 if (env->cur_state->active_spin_lock) {
11125                                         verbose(env, "bpf_spin_unlock is missing\n");
11126                                         return -EINVAL;
11127                                 }
11128
11129                                 if (state->curframe) {
11130                                         /* exit from nested function */
11131                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
11132                                         if (err)
11133                                                 return err;
11134                                         do_print_state = true;
11135                                         continue;
11136                                 }
11137
11138                                 err = check_reference_leak(env);
11139                                 if (err)
11140                                         return err;
11141
11142                                 err = check_return_code(env);
11143                                 if (err)
11144                                         return err;
11145 process_bpf_exit:
11146                                 update_branch_counts(env, env->cur_state);
11147                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx,
11148                                                 &env->insn_idx, pop_log);
11149                                 if (err < 0) {
11150                                         if (err != -ENOENT)
11151                                                 return err;
11152                                         break;
11153                                 } else {
11154                                         do_print_state = true;
11155                                         continue;
11156                                 }
11157                         } else {
11158                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
11159                                 if (err)
11160                                         return err;
11161                         }
11162                 } else if (class == BPF_LD) {
11163                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
11164
11165                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
11166                                 err = check_ld_abs(env, insn);
11167                                 if (err)
11168                                         return err;
11169
11170                         } else if (mode == BPF_IMM) {
11171                                 err = check_ld_imm(env, insn);
11172                                 if (err)
11173                                         return err;
11174
11175                                 env->insn_idx++;
11176                                 sanitize_mark_insn_seen(env);
11177                         } else {
11178                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
11179                                 return -EINVAL;
11180                         }
11181                 } else {
11182                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
11183                         return -EINVAL;
11184                 }
11185
11186                 env->insn_idx++;
11187         }
11188
11189         return 0;
11190 }
11191
11192 static int find_btf_percpu_datasec(struct btf *btf)
11193 {
11194         const struct btf_type *t;
11195         const char *tname;
11196         int i, n;
11197
11198         /*
11199          * Both vmlinux and module each have their own ".data..percpu"
11200          * DATASECs in BTF. So for module's case, we need to skip vmlinux BTF
11201          * types to look at only module's own BTF types.
11202          */
11203         n = btf_nr_types(btf);
11204         if (btf_is_module(btf))
11205                 i = btf_nr_types(btf_vmlinux);
11206         else
11207                 i = 1;
11208
11209         for(; i < n; i++) {
11210                 t = btf_type_by_id(btf, i);
11211                 if (BTF_INFO_KIND(t->info) != BTF_KIND_DATASEC)
11212                         continue;
11213
11214                 tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
11215                 if (!strcmp(tname, ".data..percpu"))
11216                         return i;
11217         }
11218
11219         return -ENOENT;
11220 }
11221
11222 /* replace pseudo btf_id with kernel symbol address */
11223 static int check_pseudo_btf_id(struct bpf_verifier_env *env,
11224                                struct bpf_insn *insn,
11225                                struct bpf_insn_aux_data *aux)
11226 {
11227         const struct btf_var_secinfo *vsi;
11228         const struct btf_type *datasec;
11229         struct btf_mod_pair *btf_mod;
11230         const struct btf_type *t;
11231         const char *sym_name;
11232         bool percpu = false;
11233         u32 type, id = insn->imm;
11234         struct btf *btf;
11235         s32 datasec_id;
11236         u64 addr;
11237         int i, btf_fd, err;
11238
11239         btf_fd = insn[1].imm;
11240         if (btf_fd) {
11241                 btf = btf_get_by_fd(btf_fd);
11242                 if (IS_ERR(btf)) {
11243                         verbose(env, "invalid module BTF object FD specified.\n");
11244                         return -EINVAL;
11245                 }
11246         } else {
11247                 if (!btf_vmlinux) {
11248                         verbose(env, "kernel is missing BTF, make sure CONFIG_DEBUG_INFO_BTF=y is specified in Kconfig.\n");
11249                         return -EINVAL;
11250                 }
11251                 btf = btf_vmlinux;
11252                 btf_get(btf);
11253         }
11254
11255         t = btf_type_by_id(btf, id);
11256         if (!t) {
11257                 verbose(env, "ldimm64 insn specifies invalid btf_id %d.\n", id);
11258                 err = -ENOENT;
11259                 goto err_put;
11260         }
11261
11262         if (!btf_type_is_var(t)) {
11263                 verbose(env, "pseudo btf_id %d in ldimm64 isn't KIND_VAR.\n", id);
11264                 err = -EINVAL;
11265                 goto err_put;
11266         }
11267
11268         sym_name = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
11269         addr = kallsyms_lookup_name(sym_name);
11270         if (!addr) {
11271                 verbose(env, "ldimm64 failed to find the address for kernel symbol '%s'.\n",
11272                         sym_name);
11273                 err = -ENOENT;
11274                 goto err_put;
11275         }
11276
11277         datasec_id = find_btf_percpu_datasec(btf);
11278         if (datasec_id > 0) {
11279                 datasec = btf_type_by_id(btf, datasec_id);
11280                 for_each_vsi(i, datasec, vsi) {
11281                         if (vsi->type == id) {
11282                                 percpu = true;
11283                                 break;
11284                         }
11285                 }
11286         }
11287
11288         insn[0].imm = (u32)addr;
11289         insn[1].imm = addr >> 32;
11290
11291         type = t->type;
11292         t = btf_type_skip_modifiers(btf, type, NULL);
11293         if (percpu) {
11294                 aux->btf_var.reg_type = PTR_TO_PERCPU_BTF_ID;
11295                 aux->btf_var.btf = btf;
11296                 aux->btf_var.btf_id = type;
11297         } else if (!btf_type_is_struct(t)) {
11298                 const struct btf_type *ret;
11299                 const char *tname;
11300                 u32 tsize;
11301
11302                 /* resolve the type size of ksym. */
11303                 ret = btf_resolve_size(btf, t, &tsize);
11304                 if (IS_ERR(ret)) {
11305                         tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
11306                         verbose(env, "ldimm64 unable to resolve the size of type '%s': %ld\n",
11307                                 tname, PTR_ERR(ret));
11308                         err = -EINVAL;
11309                         goto err_put;
11310                 }
11311                 aux->btf_var.reg_type = PTR_TO_MEM;
11312                 aux->btf_var.mem_size = tsize;
11313         } else {
11314                 aux->btf_var.reg_type = PTR_TO_BTF_ID;
11315                 aux->btf_var.btf = btf;
11316                 aux->btf_var.btf_id = type;
11317         }
11318
11319         /* check whether we recorded this BTF (and maybe module) already */
11320         for (i = 0; i < env->used_btf_cnt; i++) {
11321                 if (env->used_btfs[i].btf == btf) {
11322                         btf_put(btf);
11323                         return 0;
11324                 }
11325         }
11326
11327         if (env->used_btf_cnt >= MAX_USED_BTFS) {
11328                 err = -E2BIG;
11329                 goto err_put;
11330         }
11331
11332         btf_mod = &env->used_btfs[env->used_btf_cnt];
11333         btf_mod->btf = btf;
11334         btf_mod->module = NULL;
11335
11336         /* if we reference variables from kernel module, bump its refcount */
11337         if (btf_is_module(btf)) {
11338                 btf_mod->module = btf_try_get_module(btf);
11339                 if (!btf_mod->module) {
11340                         err = -ENXIO;
11341                         goto err_put;
11342                 }
11343         }
11344
11345         env->used_btf_cnt++;
11346
11347         return 0;
11348 err_put:
11349         btf_put(btf);
11350         return err;
11351 }
11352
11353 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
11354 {
11355         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
11356                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
11357                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
11358                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
11359 }
11360
11361 static bool is_tracing_prog_type(enum bpf_prog_type type)
11362 {
11363         switch (type) {
11364         case BPF_PROG_TYPE_KPROBE:
11365         case BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT:
11366         case BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT:
11367         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
11368                 return true;
11369         default:
11370                 return false;
11371         }
11372 }
11373
11374 static bool is_preallocated_map(struct bpf_map *map)
11375 {
11376         if (!check_map_prealloc(map))
11377                 return false;
11378         if (map->inner_map_meta && !check_map_prealloc(map->inner_map_meta))
11379                 return false;
11380         return true;
11381 }
11382
11383 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
11384                                         struct bpf_map *map,
11385                                         struct bpf_prog *prog)
11386
11387 {
11388         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(prog);
11389         /*
11390          * Validate that trace type programs use preallocated hash maps.
11391          *
11392          * For programs attached to PERF events this is mandatory as the
11393          * perf NMI can hit any arbitrary code sequence.
11394          *
11395          * All other trace types using preallocated hash maps are unsafe as
11396          * well because tracepoint or kprobes can be inside locked regions
11397          * of the memory allocator or at a place where a recursion into the
11398          * memory allocator would see inconsistent state.
11399          *
11400          * On RT enabled kernels run-time allocation of all trace type
11401          * programs is strictly prohibited due to lock type constraints. On
11402          * !RT kernels it is allowed for backwards compatibility reasons for
11403          * now, but warnings are emitted so developers are made aware of
11404          * the unsafety and can fix their programs before this is enforced.
11405          */
11406         if (is_tracing_prog_type(prog_type) && !is_preallocated_map(map)) {
11407                 if (prog_type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
11408                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
11409                         return -EINVAL;
11410                 }
11411                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT)) {
11412                         verbose(env, "trace type programs can only use preallocated hash map\n");
11413                         return -EINVAL;
11414                 }
11415                 WARN_ONCE(1, "trace type BPF program uses run-time allocation\n");
11416                 verbose(env, "trace type programs with run-time allocated hash maps are unsafe. Switch to preallocated hash maps.\n");
11417         }
11418
11419         if (map_value_has_spin_lock(map)) {
11420                 if (prog_type == BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER) {
11421                         verbose(env, "socket filter progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
11422                         return -EINVAL;
11423                 }
11424
11425                 if (is_tracing_prog_type(prog_type)) {
11426                         verbose(env, "tracing progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
11427                         return -EINVAL;
11428                 }
11429
11430                 if (prog->aux->sleepable) {
11431                         verbose(env, "sleepable progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
11432                         return -EINVAL;
11433                 }
11434         }
11435
11436         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
11437             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
11438                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
11439                 return -EINVAL;
11440         }
11441
11442         if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_STRUCT_OPS) {
11443                 verbose(env, "bpf_struct_ops map cannot be used in prog\n");
11444                 return -EINVAL;
11445         }
11446
11447         if (prog->aux->sleepable)
11448                 switch (map->map_type) {
11449                 case BPF_MAP_TYPE_HASH:
11450                 case BPF_MAP_TYPE_LRU_HASH:
11451                 case BPF_MAP_TYPE_ARRAY:
11452                 case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH:
11453                 case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_ARRAY:
11454                 case BPF_MAP_TYPE_LRU_PERCPU_HASH:
11455                 case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
11456                 case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
11457                         if (!is_preallocated_map(map)) {
11458                                 verbose(env,
11459                                         "Sleepable programs can only use preallocated maps\n");
11460                                 return -EINVAL;
11461                         }
11462                         break;
11463                 case BPF_MAP_TYPE_RINGBUF:
11464                         break;
11465                 default:
11466                         verbose(env,
11467                                 "Sleepable programs can only use array, hash, and ringbuf maps\n");
11468                         return -EINVAL;
11469                 }
11470
11471         return 0;
11472 }
11473
11474 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
11475 {
11476         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
11477                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
11478 }
11479
11480 /* find and rewrite pseudo imm in ld_imm64 instructions:
11481  *
11482  * 1. if it accesses map FD, replace it with actual map pointer.
11483  * 2. if it accesses btf_id of a VAR, replace it with pointer to the var.
11484  *
11485  * NOTE: btf_vmlinux is required for converting pseudo btf_id.
11486  */
11487 static int resolve_pseudo_ldimm64(struct bpf_verifier_env *env)
11488 {
11489         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11490         int insn_cnt = env->prog->len;
11491         int i, j, err;
11492
11493         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
11494         if (err)
11495                 return err;
11496
11497         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11498                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
11499                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
11500                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
11501                         return -EINVAL;
11502                 }
11503
11504                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
11505                         struct bpf_insn_aux_data *aux;
11506                         struct bpf_map *map;
11507                         struct fd f;
11508                         u64 addr;
11509                         u32 fd;
11510
11511                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
11512                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
11513                             insn[1].off != 0) {
11514                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
11515                                 return -EINVAL;
11516                         }
11517
11518                         if (insn[0].src_reg == 0)
11519                                 /* valid generic load 64-bit imm */
11520                                 goto next_insn;
11521
11522                         if (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_BTF_ID) {
11523                                 aux = &env->insn_aux_data[i];
11524                                 err = check_pseudo_btf_id(env, insn, aux);
11525                                 if (err)
11526                                         return err;
11527                                 goto next_insn;
11528                         }
11529
11530                         if (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC) {
11531                                 aux = &env->insn_aux_data[i];
11532                                 aux->ptr_type = PTR_TO_FUNC;
11533                                 goto next_insn;
11534                         }
11535
11536                         /* In final convert_pseudo_ld_imm64() step, this is
11537                          * converted into regular 64-bit imm load insn.
11538                          */
11539                         switch (insn[0].src_reg) {
11540                         case BPF_PSEUDO_MAP_VALUE:
11541                         case BPF_PSEUDO_MAP_IDX_VALUE:
11542                                 break;
11543                         case BPF_PSEUDO_MAP_FD:
11544                         case BPF_PSEUDO_MAP_IDX:
11545                                 if (insn[1].imm == 0)
11546                                         break;
11547                                 fallthrough;
11548                         default:
11549                                 verbose(env, "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
11550                                 return -EINVAL;
11551                         }
11552
11553                         switch (insn[0].src_reg) {
11554                         case BPF_PSEUDO_MAP_IDX_VALUE:
11555                         case BPF_PSEUDO_MAP_IDX:
11556                                 if (bpfptr_is_null(env->fd_array)) {
11557                                         verbose(env, "fd_idx without fd_array is invalid\n");
11558                                         return -EPROTO;
11559                                 }
11560                                 if (copy_from_bpfptr_offset(&fd, env->fd_array,
11561                                                             insn[0].imm * sizeof(fd),
11562                                                             sizeof(fd)))
11563                                         return -EFAULT;
11564                                 break;
11565                         default:
11566                                 fd = insn[0].imm;
11567                                 break;
11568                         }
11569
11570                         f = fdget(fd);
11571                         map = __bpf_map_get(f);
11572                         if (IS_ERR(map)) {
11573                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
11574                                         insn[0].imm);
11575                                 return PTR_ERR(map);
11576                         }
11577
11578                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
11579                         if (err) {
11580                                 fdput(f);
11581                                 return err;
11582                         }
11583
11584                         aux = &env->insn_aux_data[i];
11585                         if (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD ||
11586                             insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_IDX) {
11587                                 addr = (unsigned long)map;
11588                         } else {
11589                                 u32 off = insn[1].imm;
11590
11591                                 if (off >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
11592                                         verbose(env, "direct value offset of %u is not allowed\n", off);
11593                                         fdput(f);
11594                                         return -EINVAL;
11595                                 }
11596
11597                                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
11598                                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
11599                                         fdput(f);
11600                                         return -EINVAL;
11601                                 }
11602
11603                                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
11604                                 if (err) {
11605                                         verbose(env, "invalid access to map value pointer, value_size=%u off=%u\n",
11606                                                 map->value_size, off);
11607                                         fdput(f);
11608                                         return err;
11609                                 }
11610
11611                                 aux->map_off = off;
11612                                 addr += off;
11613                         }
11614
11615                         insn[0].imm = (u32)addr;
11616                         insn[1].imm = addr >> 32;
11617
11618                         /* check whether we recorded this map already */
11619                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++) {
11620                                 if (env->used_maps[j] == map) {
11621                                         aux->map_index = j;
11622                                         fdput(f);
11623                                         goto next_insn;
11624                                 }
11625                         }
11626
11627                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
11628                                 fdput(f);
11629                                 return -E2BIG;
11630                         }
11631
11632                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
11633                          * the map will be released by release_maps() or it
11634                          * will be used by the valid program until it's unloaded
11635                          * and all maps are released in free_used_maps()
11636                          */
11637                         bpf_map_inc(map);
11638
11639                         aux->map_index = env->used_map_cnt;
11640                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
11641
11642                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
11643                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog->aux, map)) {
11644                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
11645                                 fdput(f);
11646                                 return -EBUSY;
11647                         }
11648
11649                         fdput(f);
11650 next_insn:
11651                         insn++;
11652                         i++;
11653                         continue;
11654                 }
11655
11656                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
11657                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
11658                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
11659                         return -EINVAL;
11660                 }
11661         }
11662
11663         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
11664          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
11665          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
11666          */
11667         return 0;
11668 }
11669
11670 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
11671 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
11672 {
11673         __bpf_free_used_maps(env->prog->aux, env->used_maps,
11674                              env->used_map_cnt);
11675 }
11676
11677 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
11678 static void release_btfs(struct bpf_verifier_env *env)
11679 {
11680         __bpf_free_used_btfs(env->prog->aux, env->used_btfs,
11681                              env->used_btf_cnt);
11682 }
11683
11684 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
11685 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
11686 {
11687         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11688         int insn_cnt = env->prog->len;
11689         int i;
11690
11691         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11692                 if (insn->code != (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
11693                         continue;
11694                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC)
11695                         continue;
11696                 insn->src_reg = 0;
11697         }
11698 }
11699
11700 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
11701  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
11702  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
11703  */
11704 static void adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env,
11705                                  struct bpf_insn_aux_data *new_data,
11706                                  struct bpf_prog *new_prog, u32 off, u32 cnt)
11707 {
11708         struct bpf_insn_aux_data *old_data = env->insn_aux_data;
11709         struct bpf_insn *insn = new_prog->insnsi;
11710         u32 old_seen = old_data[off].seen;
11711         u32 prog_len;
11712         int i;
11713
11714         /* aux info at OFF always needs adjustment, no matter fast path
11715          * (cnt == 1) is taken or not. There is no guarantee INSN at OFF is the
11716          * original insn at old prog.
11717          */
11718         old_data[off].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + off + cnt - 1);
11719
11720         if (cnt == 1)
11721                 return;
11722         prog_len = new_prog->len;
11723
11724         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
11725         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
11726                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
11727         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++) {
11728                 /* Expand insni[off]'s seen count to the patched range. */
11729                 new_data[i].seen = old_seen;
11730                 new_data[i].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + i);
11731         }
11732         env->insn_aux_data = new_data;
11733         vfree(old_data);
11734 }
11735
11736 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
11737 {
11738         int i;
11739
11740         if (len == 1)
11741                 return;
11742         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
11743         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
11744                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
11745                         continue;
11746                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
11747         }
11748 }
11749
11750 static void adjust_poke_descs(struct bpf_prog *prog, u32 off, u32 len)
11751 {
11752         struct bpf_jit_poke_descriptor *tab = prog->aux->poke_tab;
11753         int i, sz = prog->aux->size_poke_tab;
11754         struct bpf_jit_poke_descriptor *desc;
11755
11756         for (i = 0; i < sz; i++) {
11757                 desc = &tab[i];
11758                 if (desc->insn_idx <= off)
11759                         continue;
11760                 desc->insn_idx += len - 1;
11761         }
11762 }
11763
11764 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
11765                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
11766 {
11767         struct bpf_prog *new_prog;
11768         struct bpf_insn_aux_data *new_data = NULL;
11769
11770         if (len > 1) {
11771                 new_data = vzalloc(array_size(env->prog->len + len - 1,
11772                                               sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
11773                 if (!new_data)
11774                         return NULL;
11775         }
11776
11777         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
11778         if (IS_ERR(new_prog)) {
11779                 if (PTR_ERR(new_prog) == -ERANGE)
11780                         verbose(env,
11781                                 "insn %d cannot be patched due to 16-bit range\n",
11782                                 env->insn_aux_data[off].orig_idx);
11783                 vfree(new_data);
11784                 return NULL;
11785         }
11786         adjust_insn_aux_data(env, new_data, new_prog, off, len);
11787         adjust_subprog_starts(env, off, len);
11788         adjust_poke_descs(new_prog, off, len);
11789         return new_prog;
11790 }
11791
11792 static int adjust_subprog_starts_after_remove(struct bpf_verifier_env *env,
11793                                               u32 off, u32 cnt)
11794 {
11795         int i, j;
11796
11797         /* find first prog starting at or after off (first to remove) */
11798         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
11799                 if (env->subprog_info[i].start >= off)
11800                         break;
11801         /* find first prog starting at or after off + cnt (first to stay) */
11802         for (j = i; j < env->subprog_cnt; j++)
11803                 if (env->subprog_info[j].start >= off + cnt)
11804                         break;
11805         /* if j doesn't start exactly at off + cnt, we are just removing
11806          * the front of previous prog
11807          */
11808         if (env->subprog_info[j].start != off + cnt)
11809                 j--;
11810
11811         if (j > i) {
11812                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
11813                 int move;
11814
11815                 /* move fake 'exit' subprog as well */
11816                 move = env->subprog_cnt + 1 - j;
11817
11818                 memmove(env->subprog_info + i,
11819                         env->subprog_info + j,
11820                         sizeof(*env->subprog_info) * move);
11821                 env->subprog_cnt -= j - i;
11822
11823                 /* remove func_info */
11824                 if (aux->func_info) {
11825                         move = aux->func_info_cnt - j;
11826
11827                         memmove(aux->func_info + i,
11828                                 aux->func_info + j,
11829                                 sizeof(*aux->func_info) * move);
11830                         aux->func_info_cnt -= j - i;
11831                         /* func_info->insn_off is set after all code rewrites,
11832                          * in adjust_btf_func() - no need to adjust
11833                          */
11834                 }
11835         } else {
11836                 /* convert i from "first prog to remove" to "first to adjust" */
11837                 if (env->subprog_info[i].start == off)
11838                         i++;
11839         }
11840
11841         /* update fake 'exit' subprog as well */
11842         for (; i <= env->subprog_cnt; i++)
11843                 env->subprog_info[i].start -= cnt;
11844
11845         return 0;
11846 }
11847
11848 static int bpf_adj_linfo_after_remove(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
11849                                       u32 cnt)
11850 {
11851         struct bpf_prog *prog = env->prog;
11852         u32 i, l_off, l_cnt, nr_linfo;
11853         struct bpf_line_info *linfo;
11854
11855         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
11856         if (!nr_linfo)
11857                 return 0;
11858
11859         linfo = prog->aux->linfo;
11860
11861         /* find first line info to remove, count lines to be removed */
11862         for (i = 0; i < nr_linfo; i++)
11863                 if (linfo[i].insn_off >= off)
11864                         break;
11865
11866         l_off = i;
11867         l_cnt = 0;
11868         for (; i < nr_linfo; i++)
11869                 if (linfo[i].insn_off < off + cnt)
11870                         l_cnt++;
11871                 else
11872                         break;
11873
11874         /* First live insn doesn't match first live linfo, it needs to "inherit"
11875          * last removed linfo.  prog is already modified, so prog->len == off
11876          * means no live instructions after (tail of the program was removed).
11877          */
11878         if (prog->len != off && l_cnt &&
11879             (i == nr_linfo || linfo[i].insn_off != off + cnt)) {
11880                 l_cnt--;
11881                 linfo[--i].insn_off = off + cnt;
11882         }
11883
11884         /* remove the line info which refer to the removed instructions */
11885         if (l_cnt) {
11886                 memmove(linfo + l_off, linfo + i,
11887                         sizeof(*linfo) * (nr_linfo - i));
11888
11889                 prog->aux->nr_linfo -= l_cnt;
11890                 nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
11891         }
11892
11893         /* pull all linfo[i].insn_off >= off + cnt in by cnt */
11894         for (i = l_off; i < nr_linfo; i++)
11895                 linfo[i].insn_off -= cnt;
11896
11897         /* fix up all subprogs (incl. 'exit') which start >= off */
11898         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
11899                 if (env->subprog_info[i].linfo_idx > l_off) {
11900                         /* program may have started in the removed region but
11901                          * may not be fully removed
11902                          */
11903                         if (env->subprog_info[i].linfo_idx >= l_off + l_cnt)
11904                                 env->subprog_info[i].linfo_idx -= l_cnt;
11905                         else
11906                                 env->subprog_info[i].linfo_idx = l_off;
11907                 }
11908
11909         return 0;
11910 }
11911
11912 static int verifier_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt)
11913 {
11914         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11915         unsigned int orig_prog_len = env->prog->len;
11916         int err;
11917
11918         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
11919                 bpf_prog_offload_remove_insns(env, off, cnt);
11920
11921         err = bpf_remove_insns(env->prog, off, cnt);
11922         if (err)
11923                 return err;
11924
11925         err = adjust_subprog_starts_after_remove(env, off, cnt);
11926         if (err)
11927                 return err;
11928
11929         err = bpf_adj_linfo_after_remove(env, off, cnt);
11930         if (err)
11931                 return err;
11932
11933         memmove(aux_data + off, aux_data + off + cnt,
11934                 sizeof(*aux_data) * (orig_prog_len - off - cnt));
11935
11936         return 0;
11937 }
11938
11939 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
11940  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
11941  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
11942  * with 'ja -1'.
11943  *
11944  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
11945  * program and through another bug we would manage to jump there, then
11946  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
11947  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
11948  * code could be located.
11949  */
11950 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
11951 {
11952         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11953         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
11954         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11955         const int insn_cnt = env->prog->len;
11956         int i;
11957
11958         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
11959                 if (aux_data[i].seen)
11960                         continue;
11961                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
11962                 aux_data[i].zext_dst = false;
11963         }
11964 }
11965
11966 static bool insn_is_cond_jump(u8 code)
11967 {
11968         u8 op;
11969
11970         if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP32)
11971                 return true;
11972
11973         if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
11974                 return false;
11975
11976         op = BPF_OP(code);
11977         return op != BPF_JA && op != BPF_EXIT && op != BPF_CALL;
11978 }
11979
11980 static void opt_hard_wire_dead_code_branches(struct bpf_verifier_env *env)
11981 {
11982         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11983         struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
11984         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11985         const int insn_cnt = env->prog->len;
11986         int i;
11987
11988         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11989                 if (!insn_is_cond_jump(insn->code))
11990                         continue;
11991
11992                 if (!aux_data[i + 1].seen)
11993                         ja.off = insn->off;
11994                 else if (!aux_data[i + 1 + insn->off].seen)
11995                         ja.off = 0;
11996                 else
11997                         continue;
11998
11999                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
12000                         bpf_prog_offload_replace_insn(env, i, &ja);
12001
12002                 memcpy(insn, &ja, sizeof(ja));
12003         }
12004 }
12005
12006 static int opt_remove_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
12007 {
12008         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
12009         int insn_cnt = env->prog->len;
12010         int i, err;
12011
12012         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
12013                 int j;
12014
12015                 j = 0;
12016                 while (i + j < insn_cnt && !aux_data[i + j].seen)
12017                         j++;
12018                 if (!j)
12019                         continue;
12020
12021                 err = verifier_remove_insns(env, i, j);
12022                 if (err)
12023                         return err;
12024                 insn_cnt = env->prog->len;
12025         }
12026
12027         return 0;
12028 }
12029
12030 static int opt_remove_nops(struct bpf_verifier_env *env)
12031 {
12032         const struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
12033         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
12034         int insn_cnt = env->prog->len;
12035         int i, err;
12036
12037         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
12038                 if (memcmp(&insn[i], &ja, sizeof(ja)))
12039                         continue;
12040
12041                 err = verifier_remove_insns(env, i, 1);
12042                 if (err)
12043                         return err;
12044                 insn_cnt--;
12045                 i--;
12046         }
12047
12048         return 0;
12049 }
12050
12051 static int opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(struct bpf_verifier_env *env,
12052                                          const union bpf_attr *attr)
12053 {
12054         struct bpf_insn *patch, zext_patch[2], rnd_hi32_patch[4];
12055         struct bpf_insn_aux_data *aux = env->insn_aux_data;
12056         int i, patch_len, delta = 0, len = env->prog->len;
12057         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
12058         struct bpf_prog *new_prog;
12059         bool rnd_hi32;
12060
12061         rnd_hi32 = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_RND_HI32;
12062         zext_patch[1] = BPF_ZEXT_REG(0);
12063         rnd_hi32_patch[1] = BPF_ALU64_IMM(BPF_MOV, BPF_REG_AX, 0);
12064         rnd_hi32_patch[2] = BPF_ALU64_IMM(BPF_LSH, BPF_REG_AX, 32);
12065         rnd_hi32_patch[3] = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, 0, BPF_REG_AX);
12066         for (i = 0; i < len; i++) {
12067                 int adj_idx = i + delta;
12068                 struct bpf_insn insn;
12069                 int load_reg;
12070
12071                 insn = insns[adj_idx];
12072                 load_reg = insn_def_regno(&insn);
12073                 if (!aux[adj_idx].zext_dst) {
12074                         u8 code, class;
12075                         u32 imm_rnd;
12076
12077                         if (!rnd_hi32)
12078                                 continue;
12079
12080                         code = insn.code;
12081                         class = BPF_CLASS(code);
12082                         if (load_reg == -1)
12083                                 continue;
12084
12085                         /* NOTE: arg "reg" (the fourth one) is only used for
12086                          *       BPF_STX + SRC_OP, so it is safe to pass NULL
12087                          *       here.
12088                          */
12089                         if (is_reg64(env, &insn, load_reg, NULL, DST_OP)) {
12090                                 if (class == BPF_LD &&
12091                                     BPF_MODE(code) == BPF_IMM)
12092                                         i++;
12093                                 continue;
12094                         }
12095
12096                         /* ctx load could be transformed into wider load. */
12097                         if (class == BPF_LDX &&
12098                             aux[adj_idx].ptr_type == PTR_TO_CTX)
12099                                 continue;
12100
12101                         imm_rnd = get_random_int();
12102                         rnd_hi32_patch[0] = insn;
12103                         rnd_hi32_patch[1].imm = imm_rnd;
12104                         rnd_hi32_patch[3].dst_reg = load_reg;
12105                         patch = rnd_hi32_patch;
12106                         patch_len = 4;
12107                         goto apply_patch_buffer;
12108                 }
12109
12110                 /* Add in an zero-extend instruction if a) the JIT has requested
12111                  * it or b) it's a CMPXCHG.
12112                  *
12113                  * The latter is because: BPF_CMPXCHG always loads a value into
12114                  * R0, therefore always zero-extends. However some archs'
12115                  * equivalent instruction only does this load when the
12116                  * comparison is successful. This detail of CMPXCHG is
12117                  * orthogonal to the general zero-extension behaviour of the
12118                  * CPU, so it's treated independently of bpf_jit_needs_zext.
12119                  */
12120                 if (!bpf_jit_needs_zext() && !is_cmpxchg_insn(&insn))
12121                         continue;
12122
12123                 if (WARN_ON(load_reg == -1)) {
12124                         verbose(env, "verifier bug. zext_dst is set, but no reg is defined\n");
12125                         return -EFAULT;
12126                 }
12127
12128                 zext_patch[0] = insn;
12129                 zext_patch[1].dst_reg = load_reg;
12130                 zext_patch[1].src_reg = load_reg;
12131                 patch = zext_patch;
12132                 patch_len = 2;
12133 apply_patch_buffer:
12134                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, adj_idx, patch, patch_len);
12135                 if (!new_prog)
12136                         return -ENOMEM;
12137                 env->prog = new_prog;
12138                 insns = new_prog->insnsi;
12139                 aux = env->insn_aux_data;
12140                 delta += patch_len - 1;
12141         }
12142
12143         return 0;
12144 }
12145
12146 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
12147  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
12148  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
12149  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
12150  */
12151 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
12152 {
12153         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
12154         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
12155         const int insn_cnt = env->prog->len;
12156         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
12157         u32 target_size, size_default, off;
12158         struct bpf_prog *new_prog;
12159         enum bpf_access_type type;
12160         bool is_narrower_load;
12161
12162         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
12163                 if (!ops->gen_prologue) {
12164                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12165                         return -EINVAL;
12166                 }
12167                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
12168                                         env->prog);
12169                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
12170                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12171                         return -EINVAL;
12172                 } else if (cnt) {
12173                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
12174                         if (!new_prog)
12175                                 return -ENOMEM;
12176
12177                         env->prog = new_prog;
12178                         delta += cnt - 1;
12179                 }
12180         }
12181
12182         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
12183                 return 0;
12184
12185         insn = env->prog->insnsi + delta;
12186
12187         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
12188                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
12189                 bool ctx_access;
12190
12191                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
12192                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
12193                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
12194                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW)) {
12195                         type = BPF_READ;
12196                         ctx_access = true;
12197                 } else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
12198                            insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
12199                            insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
12200                            insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW) ||
12201                            insn->code == (BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B) ||
12202                            insn->code == (BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H) ||
12203                            insn->code == (BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W) ||
12204                            insn->code == (BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW)) {
12205                         type = BPF_WRITE;
12206                         ctx_access = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX;
12207                 } else {
12208                         continue;
12209                 }
12210
12211                 if (type == BPF_WRITE &&
12212                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_spill) {
12213                         struct bpf_insn patch[] = {
12214                                 *insn,
12215                                 BPF_ST_NOSPEC(),
12216                         };
12217
12218                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
12219                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
12220                         if (!new_prog)
12221                                 return -ENOMEM;
12222
12223                         delta    += cnt - 1;
12224                         env->prog = new_prog;
12225                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12226                         continue;
12227                 }
12228
12229                 if (!ctx_access)
12230                         continue;
12231
12232                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
12233                 case PTR_TO_CTX:
12234                         if (!ops->convert_ctx_access)
12235                                 continue;
12236                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
12237                         break;
12238                 case PTR_TO_SOCKET:
12239                 case PTR_TO_SOCK_COMMON:
12240                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
12241                         break;
12242                 case PTR_TO_TCP_SOCK:
12243                         convert_ctx_access = bpf_tcp_sock_convert_ctx_access;
12244                         break;
12245                 case PTR_TO_XDP_SOCK:
12246                         convert_ctx_access = bpf_xdp_sock_convert_ctx_access;
12247                         break;
12248                 case PTR_TO_BTF_ID:
12249                         if (type == BPF_READ) {
12250                                 insn->code = BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM |
12251                                         BPF_SIZE((insn)->code);
12252                                 env->prog->aux->num_exentries++;
12253                         } else if (resolve_prog_type(env->prog) != BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS) {
12254                                 verbose(env, "Writes through BTF pointers are not allowed\n");
12255                                 return -EINVAL;
12256                         }
12257                         continue;
12258                 default:
12259                         continue;
12260                 }
12261
12262                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
12263                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
12264
12265                 /* If the read access is a narrower load of the field,
12266                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
12267                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
12268                  * we will apply proper mask to the result.
12269                  */
12270                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
12271                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
12272                 off = insn->off;
12273                 if (is_narrower_load) {
12274                         u8 size_code;
12275
12276                         if (type == BPF_WRITE) {
12277                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
12278                                 return -EINVAL;
12279                         }
12280
12281                         size_code = BPF_H;
12282                         if (ctx_field_size == 4)
12283                                 size_code = BPF_W;
12284                         else if (ctx_field_size == 8)
12285                                 size_code = BPF_DW;
12286
12287                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
12288                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
12289                 }
12290
12291                 target_size = 0;
12292                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
12293                                          &target_size);
12294                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
12295                     (ctx_field_size && !target_size)) {
12296                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12297                         return -EINVAL;
12298                 }
12299
12300                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
12301                         u8 shift = bpf_ctx_narrow_access_offset(
12302                                 off, size, size_default) * 8;
12303                         if (ctx_field_size <= 4) {
12304                                 if (shift)
12305                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
12306                                                                         insn->dst_reg,
12307                                                                         shift);
12308                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
12309                                                                 (1 << size * 8) - 1);
12310                         } else {
12311                                 if (shift)
12312                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
12313                                                                         insn->dst_reg,
12314                                                                         shift);
12315                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
12316                                                                 (1ULL << size * 8) - 1);
12317                         }
12318                 }
12319
12320                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12321                 if (!new_prog)
12322                         return -ENOMEM;
12323
12324                 delta += cnt - 1;
12325
12326                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
12327                 env->prog = new_prog;
12328                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12329         }
12330
12331         return 0;
12332 }
12333
12334 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
12335 {
12336         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
12337         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
12338         struct bpf_map *map_ptr;
12339         struct bpf_insn *insn;
12340         void *old_bpf_func;
12341         int err, num_exentries;
12342
12343         if (env->subprog_cnt <= 1)
12344                 return 0;
12345
12346         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
12347                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12348                         env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
12349                         /* subprog is encoded in insn[1].imm */
12350                         continue;
12351                 }
12352
12353                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12354                         continue;
12355                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
12356                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
12357                  * propagated in any case.
12358                  */
12359                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
12360                 if (subprog < 0) {
12361                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
12362                                   i + insn->imm + 1);
12363                         return -EFAULT;
12364                 }
12365                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
12366                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
12367                  */
12368                 insn->off = subprog;
12369                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
12370                  * to interpreter will be needed
12371                  */
12372                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
12373                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
12374                 insn->imm = 1;
12375         }
12376
12377         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
12378         if (err)
12379                 goto out_undo_insn;
12380
12381         err = -ENOMEM;
12382         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
12383         if (!func)
12384                 goto out_undo_insn;
12385
12386         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12387                 subprog_start = subprog_end;
12388                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
12389
12390                 len = subprog_end - subprog_start;
12391                 /* BPF_PROG_RUN doesn't call subprogs directly,
12392                  * hence main prog stats include the runtime of subprogs.
12393                  * subprogs don't have IDs and not reachable via prog_get_next_id
12394                  * func[i]->stats will never be accessed and stays NULL
12395                  */
12396                 func[i] = bpf_prog_alloc_no_stats(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
12397                 if (!func[i])
12398                         goto out_free;
12399                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
12400                        len * sizeof(struct bpf_insn));
12401                 func[i]->type = prog->type;
12402                 func[i]->len = len;
12403                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
12404                         goto out_free;
12405                 func[i]->is_func = 1;
12406                 func[i]->aux->func_idx = i;
12407                 /* Below members will be freed only at prog->aux */
12408                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
12409                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
12410                 func[i]->aux->poke_tab = prog->aux->poke_tab;
12411                 func[i]->aux->size_poke_tab = prog->aux->size_poke_tab;
12412
12413                 for (j = 0; j < prog->aux->size_poke_tab; j++) {
12414                         struct bpf_jit_poke_descriptor *poke;
12415
12416                         poke = &prog->aux->poke_tab[j];
12417                         if (poke->insn_idx < subprog_end &&
12418                             poke->insn_idx >= subprog_start)
12419                                 poke->aux = func[i]->aux;
12420                 }
12421
12422                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
12423                  * Long term would need debug info to populate names
12424                  */
12425                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
12426                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
12427                 func[i]->jit_requested = 1;
12428                 func[i]->aux->kfunc_tab = prog->aux->kfunc_tab;
12429                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
12430                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
12431                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
12432                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
12433                 num_exentries = 0;
12434                 insn = func[i]->insnsi;
12435                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
12436                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
12437                             BPF_MODE(insn->code) == BPF_PROBE_MEM)
12438                                 num_exentries++;
12439                 }
12440                 func[i]->aux->num_exentries = num_exentries;
12441                 func[i]->aux->tail_call_reachable = env->subprog_info[i].tail_call_reachable;
12442                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
12443                 if (!func[i]->jited) {
12444                         err = -ENOTSUPP;
12445                         goto out_free;
12446                 }
12447                 cond_resched();
12448         }
12449
12450         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
12451          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
12452          * run last pass of JIT
12453          */
12454         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12455                 insn = func[i]->insnsi;
12456                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
12457                         if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12458                                 subprog = insn[1].imm;
12459                                 insn[0].imm = (u32)(long)func[subprog]->bpf_func;
12460                                 insn[1].imm = ((u64)(long)func[subprog]->bpf_func) >> 32;
12461                                 continue;
12462                         }
12463                         if (!bpf_pseudo_call(insn))
12464                                 continue;
12465                         subprog = insn->off;
12466                         insn->imm = BPF_CAST_CALL(func[subprog]->bpf_func) -
12467                                     __bpf_call_base;
12468                 }
12469
12470                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
12471                  * of the JITed images for each function in the program
12472                  *
12473                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
12474                  * might not be large enough to hold the offset of the start
12475                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
12476                  *
12477                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
12478                  * by using its subprog id, available from the off field of
12479                  * the call instruction, as an index for this list
12480                  */
12481                 func[i]->aux->func = func;
12482                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
12483         }
12484         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12485                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
12486                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
12487                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
12488                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
12489                         err = -ENOTSUPP;
12490                         goto out_free;
12491                 }
12492                 cond_resched();
12493         }
12494
12495         /* finally lock prog and jit images for all functions and
12496          * populate kallsysm
12497          */
12498         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12499                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
12500                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
12501         }
12502
12503         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
12504          * prog consistent for later dump requests, so they can
12505          * later look the same as if they were interpreted only.
12506          */
12507         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
12508                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12509                         insn[0].imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
12510                         insn[1].imm = find_subprog(env, i + insn[0].imm + 1);
12511                         continue;
12512                 }
12513                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12514                         continue;
12515                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
12516                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
12517                 insn->imm = subprog;
12518         }
12519
12520         prog->jited = 1;
12521         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
12522         prog->aux->func = func;
12523         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
12524         bpf_prog_jit_attempt_done(prog);
12525         return 0;
12526 out_free:
12527         /* We failed JIT'ing, so at this point we need to unregister poke
12528          * descriptors from subprogs, so that kernel is not attempting to
12529          * patch it anymore as we're freeing the subprog JIT memory.
12530          */
12531         for (i = 0; i < prog->aux->size_poke_tab; i++) {
12532                 map_ptr = prog->aux->poke_tab[i].tail_call.map;
12533                 map_ptr->ops->map_poke_untrack(map_ptr, prog->aux);
12534         }
12535         /* At this point we're guaranteed that poke descriptors are not
12536          * live anymore. We can just unlink its descriptor table as it's
12537          * released with the main prog.
12538          */
12539         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12540                 if (!func[i])
12541                         continue;
12542                 func[i]->aux->poke_tab = NULL;
12543                 bpf_jit_free(func[i]);
12544         }
12545         kfree(func);
12546 out_undo_insn:
12547         /* cleanup main prog to be interpreted */
12548         prog->jit_requested = 0;
12549         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
12550                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12551                         continue;
12552                 insn->off = 0;
12553                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
12554         }
12555         bpf_prog_jit_attempt_done(prog);
12556         return err;
12557 }
12558
12559 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
12560 {
12561 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
12562         struct bpf_prog *prog = env->prog;
12563         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
12564         bool has_kfunc_call = bpf_prog_has_kfunc_call(prog);
12565         int i, depth;
12566 #endif
12567         int err = 0;
12568
12569         if (env->prog->jit_requested &&
12570             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
12571                 err = jit_subprogs(env);
12572                 if (err == 0)
12573                         return 0;
12574                 if (err == -EFAULT)
12575                         return err;
12576         }
12577 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
12578         if (has_kfunc_call) {
12579                 verbose(env, "calling kernel functions are not allowed in non-JITed programs\n");
12580                 return -EINVAL;
12581         }
12582         if (env->subprog_cnt > 1 && env->prog->aux->tail_call_reachable) {
12583                 /* When JIT fails the progs with bpf2bpf calls and tail_calls
12584                  * have to be rejected, since interpreter doesn't support them yet.
12585                  */
12586                 verbose(env, "tail_calls are not allowed in non-JITed programs with bpf-to-bpf calls\n");
12587                 return -EINVAL;
12588         }
12589         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
12590                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12591                         /* When JIT fails the progs with callback calls
12592                          * have to be rejected, since interpreter doesn't support them yet.
12593                          */
12594                         verbose(env, "callbacks are not allowed in non-JITed programs\n");
12595                         return -EINVAL;
12596                 }
12597
12598                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12599                         continue;
12600                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
12601                 if (depth < 0)
12602                         return depth;
12603                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
12604         }
12605         err = 0;
12606 #endif
12607         return err;
12608 }
12609
12610 static int fixup_kfunc_call(struct bpf_verifier_env *env,
12611                             struct bpf_insn *insn)
12612 {
12613         const struct bpf_kfunc_desc *desc;
12614
12615         /* insn->imm has the btf func_id. Replace it with
12616          * an address (relative to __bpf_base_call).
12617          */
12618         desc = find_kfunc_desc(env->prog, insn->imm);
12619         if (!desc) {
12620                 verbose(env, "verifier internal error: kernel function descriptor not found for func_id %u\n",
12621                         insn->imm);
12622                 return -EFAULT;
12623         }
12624
12625         insn->imm = desc->imm;
12626
12627         return 0;
12628 }
12629
12630 /* Do various post-verification rewrites in a single program pass.
12631  * These rewrites simplify JIT and interpreter implementations.
12632  */
12633 static int do_misc_fixups(struct bpf_verifier_env *env)
12634 {
12635         struct bpf_prog *prog = env->prog;
12636         bool expect_blinding = bpf_jit_blinding_enabled(prog);
12637         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(prog);
12638         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
12639         const struct bpf_func_proto *fn;
12640         const int insn_cnt = prog->len;
12641         const struct bpf_map_ops *ops;
12642         struct bpf_insn_aux_data *aux;
12643         struct bpf_insn insn_buf[16];
12644         struct bpf_prog *new_prog;
12645         struct bpf_map *map_ptr;
12646         int i, ret, cnt, delta = 0;
12647
12648         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
12649                 /* Make divide-by-zero exceptions impossible. */
12650                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
12651                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
12652                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
12653                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
12654                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
12655                         bool isdiv = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV;
12656                         struct bpf_insn *patchlet;
12657                         struct bpf_insn chk_and_div[] = {
12658                                 /* [R,W]x div 0 -> 0 */
12659                                 BPF_RAW_INSN((is64 ? BPF_JMP : BPF_JMP32) |
12660                                              BPF_JNE | BPF_K, insn->src_reg,
12661                                              0, 2, 0),
12662                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
12663                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
12664                                 *insn,
12665                         };
12666                         struct bpf_insn chk_and_mod[] = {
12667                                 /* [R,W]x mod 0 -> [R,W]x */
12668                                 BPF_RAW_INSN((is64 ? BPF_JMP : BPF_JMP32) |
12669                                              BPF_JEQ | BPF_K, insn->src_reg,
12670                                              0, 1 + (is64 ? 0 : 1), 0),
12671                                 *insn,
12672                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
12673                                 BPF_MOV32_REG(insn->dst_reg, insn->dst_reg),
12674                         };
12675
12676                         patchlet = isdiv ? chk_and_div : chk_and_mod;
12677                         cnt = isdiv ? ARRAY_SIZE(chk_and_div) :
12678                                       ARRAY_SIZE(chk_and_mod) - (is64 ? 2 : 0);
12679
12680                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
12681                         if (!new_prog)
12682                                 return -ENOMEM;
12683
12684                         delta    += cnt - 1;
12685                         env->prog = prog = new_prog;
12686                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12687                         continue;
12688                 }
12689
12690                 /* Implement LD_ABS and LD_IND with a rewrite, if supported by the program type. */
12691                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
12692                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
12693                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
12694                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
12695                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
12696                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12697                                 return -EINVAL;
12698                         }
12699
12700                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12701                         if (!new_prog)
12702                                 return -ENOMEM;
12703
12704                         delta    += cnt - 1;
12705                         env->prog = prog = new_prog;
12706                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12707                         continue;
12708                 }
12709
12710                 /* Rewrite pointer arithmetic to mitigate speculation attacks. */
12711                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
12712                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
12713                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
12714                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
12715                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
12716                         bool issrc, isneg, isimm;
12717                         u32 off_reg;
12718
12719                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
12720                         if (!aux->alu_state ||
12721                             aux->alu_state == BPF_ALU_NON_POINTER)
12722                                 continue;
12723
12724                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
12725                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
12726                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
12727                         isimm = aux->alu_state & BPF_ALU_IMMEDIATE;
12728
12729                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
12730                         if (isimm) {
12731                                 *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit);
12732                         } else {
12733                                 if (isneg)
12734                                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
12735                                 *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit);
12736                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
12737                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
12738                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
12739                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
12740                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX, off_reg);
12741                         }
12742                         if (!issrc)
12743                                 *patch++ = BPF_MOV64_REG(insn->dst_reg, insn->src_reg);
12744                         insn->src_reg = BPF_REG_AX;
12745                         if (isneg)
12746                                 insn->code = insn->code == code_add ?
12747                                              code_sub : code_add;
12748                         *patch++ = *insn;
12749                         if (issrc && isneg && !isimm)
12750                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
12751                         cnt = patch - insn_buf;
12752
12753                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12754                         if (!new_prog)
12755                                 return -ENOMEM;
12756
12757                         delta    += cnt - 1;
12758                         env->prog = prog = new_prog;
12759                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12760                         continue;
12761                 }
12762
12763                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
12764                         continue;
12765                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
12766                         continue;
12767                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL) {
12768                         ret = fixup_kfunc_call(env, insn);
12769                         if (ret)
12770                                 return ret;
12771                         continue;
12772                 }
12773
12774                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
12775                         prog->dst_needed = 1;
12776                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
12777                         bpf_user_rnd_init_once();
12778                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
12779                         prog->kprobe_override = 1;
12780                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
12781                         /* If we tail call into other programs, we
12782                          * cannot make any assumptions since they can
12783                          * be replaced dynamically during runtime in
12784                          * the program array.
12785                          */
12786                         prog->cb_access = 1;
12787                         if (!allow_tail_call_in_subprogs(env))
12788                                 prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
12789                         prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
12790
12791                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
12792                          * conditional branch in the interpreter for every normal
12793                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
12794                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
12795                          */
12796                         insn->imm = 0;
12797                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
12798
12799                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
12800                         if (env->bpf_capable && !expect_blinding &&
12801                             prog->jit_requested &&
12802                             !bpf_map_key_poisoned(aux) &&
12803                             !bpf_map_ptr_poisoned(aux) &&
12804                             !bpf_map_ptr_unpriv(aux)) {
12805                                 struct bpf_jit_poke_descriptor desc = {
12806                                         .reason = BPF_POKE_REASON_TAIL_CALL,
12807                                         .tail_call.map = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state),
12808                                         .tail_call.key = bpf_map_key_immediate(aux),
12809                                         .insn_idx = i + delta,
12810                                 };
12811
12812                                 ret = bpf_jit_add_poke_descriptor(prog, &desc);
12813                                 if (ret < 0) {
12814                                         verbose(env, "adding tail call poke descriptor failed\n");
12815                                         return ret;
12816                                 }
12817
12818                                 insn->imm = ret + 1;
12819                                 continue;
12820                         }
12821
12822                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
12823                                 continue;
12824
12825                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
12826                          * emit two extra insns:
12827                          * if (index >= max_entries) goto out;
12828                          * index &= array->index_mask;
12829                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
12830                          */
12831                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
12832                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
12833                                 return -EINVAL;
12834                         }
12835
12836                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
12837                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
12838                                                   map_ptr->max_entries, 2);
12839                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
12840                                                     container_of(map_ptr,
12841                                                                  struct bpf_array,
12842                                                                  map)->index_mask);
12843                         insn_buf[2] = *insn;
12844                         cnt = 3;
12845                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12846                         if (!new_prog)
12847                                 return -ENOMEM;
12848
12849                         delta    += cnt - 1;
12850                         env->prog = prog = new_prog;
12851                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12852                         continue;
12853                 }
12854
12855                 if (insn->imm == BPF_FUNC_timer_set_callback) {
12856                         /* The verifier will process callback_fn as many times as necessary
12857                          * with different maps and the register states prepared by
12858                          * set_timer_callback_state will be accurate.
12859                          *
12860                          * The following use case is valid:
12861                          *   map1 is shared by prog1, prog2, prog3.
12862                          *   prog1 calls bpf_timer_init for some map1 elements
12863                          *   prog2 calls bpf_timer_set_callback for some map1 elements.
12864                          *     Those that were not bpf_timer_init-ed will return -EINVAL.
12865                          *   prog3 calls bpf_timer_start for some map1 elements.
12866                          *     Those that were not both bpf_timer_init-ed and
12867                          *     bpf_timer_set_callback-ed will return -EINVAL.
12868                          */
12869                         struct bpf_insn ld_addrs[2] = {
12870                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_3, (long)prog->aux),
12871                         };
12872
12873                         insn_buf[0] = ld_addrs[0];
12874                         insn_buf[1] = ld_addrs[1];
12875                         insn_buf[2] = *insn;
12876                         cnt = 3;
12877
12878                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12879                         if (!new_prog)
12880                                 return -ENOMEM;
12881
12882                         delta    += cnt - 1;
12883                         env->prog = prog = new_prog;
12884                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12885                         goto patch_call_imm;
12886                 }
12887
12888                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
12889                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
12890                  * only.
12891                  */
12892                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
12893                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
12894                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
12895                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
12896                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
12897                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
12898                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem   ||
12899                      insn->imm == BPF_FUNC_redirect_map)) {
12900                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
12901                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
12902                                 goto patch_call_imm;
12903
12904                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
12905                         ops = map_ptr->ops;
12906                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
12907                             ops->map_gen_lookup) {
12908                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
12909                                 if (cnt == -EOPNOTSUPP)
12910                                         goto patch_map_ops_generic;
12911                                 if (cnt <= 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
12912                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12913                                         return -EINVAL;
12914                                 }
12915
12916                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
12917                                                                insn_buf, cnt);
12918                                 if (!new_prog)
12919                                         return -ENOMEM;
12920
12921                                 delta    += cnt - 1;
12922                                 env->prog = prog = new_prog;
12923                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12924                                 continue;
12925                         }
12926
12927                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
12928                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
12929                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
12930                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
12931                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
12932                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
12933                                               u64 flags))NULL));
12934                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
12935                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
12936                                               u64 flags))NULL));
12937                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
12938                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
12939                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
12940                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
12941                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_redirect,
12942                                      (int (*)(struct bpf_map *map, u32 ifindex, u64 flags))NULL));
12943
12944 patch_map_ops_generic:
12945                         switch (insn->imm) {
12946                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
12947                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
12948                                             __bpf_call_base;
12949                                 continue;
12950                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
12951                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
12952                                             __bpf_call_base;
12953                                 continue;
12954                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
12955                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
12956                                             __bpf_call_base;
12957                                 continue;
12958                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
12959                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
12960                                             __bpf_call_base;
12961                                 continue;
12962                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
12963                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
12964                                             __bpf_call_base;
12965                                 continue;
12966                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
12967                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
12968                                             __bpf_call_base;
12969                                 continue;
12970                         case BPF_FUNC_redirect_map:
12971                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_redirect) -
12972                                             __bpf_call_base;
12973                                 continue;
12974                         }
12975
12976                         goto patch_call_imm;
12977                 }
12978
12979                 /* Implement bpf_jiffies64 inline. */
12980                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
12981                     insn->imm == BPF_FUNC_jiffies64) {
12982                         struct bpf_insn ld_jiffies_addr[2] = {
12983                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_0,
12984                                              (unsigned long)&jiffies),
12985                         };
12986
12987                         insn_buf[0] = ld_jiffies_addr[0];
12988                         insn_buf[1] = ld_jiffies_addr[1];
12989                         insn_buf[2] = BPF_LDX_MEM(BPF_DW, BPF_REG_0,
12990                                                   BPF_REG_0, 0);
12991                         cnt = 3;
12992
12993                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
12994                                                        cnt);
12995                         if (!new_prog)
12996                                 return -ENOMEM;
12997
12998                         delta    += cnt - 1;
12999                         env->prog = prog = new_prog;
13000                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
13001                         continue;
13002                 }
13003
13004                 /* Implement bpf_get_func_ip inline. */
13005                 if (prog_type == BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13006                     insn->imm == BPF_FUNC_get_func_ip) {
13007                         /* Load IP address from ctx - 8 */
13008                         insn_buf[0] = BPF_LDX_MEM(BPF_DW, BPF_REG_0, BPF_REG_1, -8);
13009
13010                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, 1);
13011                         if (!new_prog)
13012                                 return -ENOMEM;
13013
13014                         env->prog = prog = new_prog;
13015                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
13016                         continue;
13017                 }
13018
13019 patch_call_imm:
13020                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
13021                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
13022                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
13023                  */
13024                 if (!fn->func) {
13025                         verbose(env,
13026                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
13027                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
13028                         return -EFAULT;
13029                 }
13030                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
13031         }
13032
13033         /* Since poke tab is now finalized, publish aux to tracker. */
13034         for (i = 0; i < prog->aux->size_poke_tab; i++) {
13035                 map_ptr = prog->aux->poke_tab[i].tail_call.map;
13036                 if (!map_ptr->ops->map_poke_track ||
13037                     !map_ptr->ops->map_poke_untrack ||
13038                     !map_ptr->ops->map_poke_run) {
13039                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
13040                         return -EINVAL;
13041                 }
13042
13043                 ret = map_ptr->ops->map_poke_track(map_ptr, prog->aux);
13044                 if (ret < 0) {
13045                         verbose(env, "tracking tail call prog failed\n");
13046                         return ret;
13047                 }
13048         }
13049
13050         sort_kfunc_descs_by_imm(env->prog);
13051
13052         return 0;
13053 }
13054
13055 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
13056 {
13057         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
13058         int i;
13059
13060         sl = env->free_list;
13061         while (sl) {
13062                 sln = sl->next;
13063                 free_verifier_state(&sl->state, false);
13064                 kfree(sl);
13065                 sl = sln;
13066         }
13067         env->free_list = NULL;
13068
13069         if (!env->explored_states)
13070                 return;
13071
13072         for (i = 0; i < state_htab_size(env); i++) {
13073                 sl = env->explored_states[i];
13074
13075                 while (sl) {
13076                         sln = sl->next;
13077                         free_verifier_state(&sl->state, false);
13078                         kfree(sl);
13079                         sl = sln;
13080                 }
13081                 env->explored_states[i] = NULL;
13082         }
13083 }
13084
13085 static int do_check_common(struct bpf_verifier_env *env, int subprog)
13086 {
13087         bool pop_log = !(env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2);
13088         struct bpf_verifier_state *state;
13089         struct bpf_reg_state *regs;
13090         int ret, i;
13091
13092         env->prev_linfo = NULL;
13093         env->pass_cnt++;
13094
13095         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
13096         if (!state)
13097                 return -ENOMEM;
13098         state->curframe = 0;
13099         state->speculative = false;
13100         state->branches = 1;
13101         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
13102         if (!state->frame[0]) {
13103                 kfree(state);
13104                 return -ENOMEM;
13105         }
13106         env->cur_state = state;
13107         init_func_state(env, state->frame[0],
13108                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
13109                         0 /* frameno */,
13110                         subprog);
13111
13112         regs = state->frame[state->curframe]->regs;
13113         if (subprog || env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT) {
13114                 ret = btf_prepare_func_args(env, subprog, regs);
13115                 if (ret)
13116                         goto out;
13117                 for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++) {
13118                         if (regs[i].type == PTR_TO_CTX)
13119                                 mark_reg_known_zero(env, regs, i);
13120                         else if (regs[i].type == SCALAR_VALUE)
13121                                 mark_reg_unknown(env, regs, i);
13122                         else if (regs[i].type == PTR_TO_MEM_OR_NULL) {
13123                                 const u32 mem_size = regs[i].mem_size;
13124
13125                                 mark_reg_known_zero(env, regs, i);
13126                                 regs[i].mem_size = mem_size;
13127                                 regs[i].id = ++env->id_gen;
13128                         }
13129                 }
13130         } else {
13131                 /* 1st arg to a function */
13132                 regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
13133                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
13134                 ret = btf_check_subprog_arg_match(env, subprog, regs);
13135                 if (ret == -EFAULT)
13136                         /* unlikely verifier bug. abort.
13137                          * ret == 0 and ret < 0 are sadly acceptable for
13138                          * main() function due to backward compatibility.
13139                          * Like socket filter program may be written as:
13140                          * int bpf_prog(struct pt_regs *ctx)
13141                          * and never dereference that ctx in the program.
13142                          * 'struct pt_regs' is a type mismatch for socket
13143                          * filter that should be using 'struct __sk_buff'.
13144                          */
13145                         goto out;
13146         }
13147
13148         ret = do_check(env);
13149 out:
13150         /* check for NULL is necessary, since cur_state can be freed inside
13151          * do_check() under memory pressure.
13152          */
13153         if (env->cur_state) {
13154                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
13155                 env->cur_state = NULL;
13156         }
13157         while (!pop_stack(env, NULL, NULL, false));
13158         if (!ret && pop_log)
13159                 bpf_vlog_reset(&env->log, 0);
13160         free_states(env);
13161         return ret;
13162 }
13163
13164 /* Verify all global functions in a BPF program one by one based on their BTF.
13165  * All global functions must pass verification. Otherwise the whole program is rejected.
13166  * Consider:
13167  * int bar(int);
13168  * int foo(int f)
13169  * {
13170  *    return bar(f);
13171  * }
13172  * int bar(int b)
13173  * {
13174  *    ...
13175  * }
13176  * foo() will be verified first for R1=any_scalar_value. During verification it
13177  * will be assumed that bar() already verified successfully and call to bar()
13178  * from foo() will be checked for type match only. Later bar() will be verified
13179  * independently to check that it's safe for R1=any_scalar_value.
13180  */
13181 static int do_check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
13182 {
13183         struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
13184         int i, ret;
13185
13186         if (!aux->func_info)
13187                 return 0;
13188
13189         for (i = 1; i < env->subprog_cnt; i++) {
13190                 if (aux->func_info_aux[i].linkage != BTF_FUNC_GLOBAL)
13191                         continue;
13192                 env->insn_idx = env->subprog_info[i].start;
13193                 WARN_ON_ONCE(env->insn_idx == 0);
13194                 ret = do_check_common(env, i);
13195                 if (ret) {
13196                         return ret;
13197                 } else if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
13198                         verbose(env,
13199                                 "Func#%d is safe for any args that match its prototype\n",
13200                                 i);
13201                 }
13202         }
13203         return 0;
13204 }
13205
13206 static int do_check_main(struct bpf_verifier_env *env)
13207 {
13208         int ret;
13209
13210         env->insn_idx = 0;
13211         ret = do_check_common(env, 0);
13212         if (!ret)
13213                 env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
13214         return ret;
13215 }
13216
13217
13218 static void print_verification_stats(struct bpf_verifier_env *env)
13219 {
13220         int i;
13221
13222         if (env->log.level & BPF_LOG_STATS) {
13223                 verbose(env, "verification time %lld usec\n",
13224                         div_u64(env->verification_time, 1000));
13225                 verbose(env, "stack depth ");
13226                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
13227                         u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
13228
13229                         verbose(env, "%d", depth);
13230                         if (i + 1 < env->subprog_cnt)
13231                                 verbose(env, "+");
13232                 }
13233                 verbose(env, "\n");
13234         }
13235         verbose(env, "processed %d insns (limit %d) max_states_per_insn %d "
13236                 "total_states %d peak_states %d mark_read %d\n",
13237                 env->insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS,
13238                 env->max_states_per_insn, env->total_states,
13239                 env->peak_states, env->longest_mark_read_walk);
13240 }
13241
13242 static int check_struct_ops_btf_id(struct bpf_verifier_env *env)
13243 {
13244         const struct btf_type *t, *func_proto;
13245         const struct bpf_struct_ops *st_ops;
13246         const struct btf_member *member;
13247         struct bpf_prog *prog = env->prog;
13248         u32 btf_id, member_idx;
13249         const char *mname;
13250
13251         if (!prog->gpl_compatible) {
13252                 verbose(env, "struct ops programs must have a GPL compatible license\n");
13253                 return -EINVAL;
13254         }
13255
13256         btf_id = prog->aux->attach_btf_id;
13257         st_ops = bpf_struct_ops_find(btf_id);
13258         if (!st_ops) {
13259                 verbose(env, "attach_btf_id %u is not a supported struct\n",
13260                         btf_id);
13261                 return -ENOTSUPP;
13262         }
13263
13264         t = st_ops->type;
13265         member_idx = prog->expected_attach_type;
13266         if (member_idx >= btf_type_vlen(t)) {
13267                 verbose(env, "attach to invalid member idx %u of struct %s\n",
13268                         member_idx, st_ops->name);
13269                 return -EINVAL;
13270         }
13271
13272         member = &btf_type_member(t)[member_idx];
13273         mname = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, member->name_off);
13274         func_proto = btf_type_resolve_func_ptr(btf_vmlinux, member->type,
13275                                                NULL);
13276         if (!func_proto) {
13277                 verbose(env, "attach to invalid member %s(@idx %u) of struct %s\n",
13278                         mname, member_idx, st_ops->name);
13279                 return -EINVAL;
13280         }
13281
13282         if (st_ops->check_member) {
13283                 int err = st_ops->check_member(t, member);
13284
13285                 if (err) {
13286                         verbose(env, "attach to unsupported member %s of struct %s\n",
13287                                 mname, st_ops->name);
13288                         return err;
13289                 }
13290         }
13291
13292         prog->aux->attach_func_proto = func_proto;
13293         prog->aux->attach_func_name = mname;
13294         env->ops = st_ops->verifier_ops;
13295
13296         return 0;
13297 }
13298 #define SECURITY_PREFIX "security_"
13299
13300 static int check_attach_modify_return(unsigned long addr, const char *func_name)
13301 {
13302         if (within_error_injection_list(addr) ||
13303             !strncmp(SECURITY_PREFIX, func_name, sizeof(SECURITY_PREFIX) - 1))
13304                 return 0;
13305
13306         return -EINVAL;
13307 }
13308
13309 /* list of non-sleepable functions that are otherwise on
13310  * ALLOW_ERROR_INJECTION list
13311  */
13312 BTF_SET_START(btf_non_sleepable_error_inject)
13313 /* Three functions below can be called from sleepable and non-sleepable context.
13314  * Assume non-sleepable from bpf safety point of view.
13315  */
13316 BTF_ID(func, __add_to_page_cache_locked)
13317 BTF_ID(func, should_fail_alloc_page)
13318 BTF_ID(func, should_failslab)
13319 BTF_SET_END(btf_non_sleepable_error_inject)
13320
13321 static int check_non_sleepable_error_inject(u32 btf_id)
13322 {
13323         return btf_id_set_contains(&btf_non_sleepable_error_inject, btf_id);
13324 }
13325
13326 int bpf_check_attach_target(struct bpf_verifier_log *log,
13327                             const struct bpf_prog *prog,
13328                             const struct bpf_prog *tgt_prog,
13329                             u32 btf_id,
13330                             struct bpf_attach_target_info *tgt_info)
13331 {
13332         bool prog_extension = prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT;
13333         const char prefix[] = "btf_trace_";
13334         int ret = 0, subprog = -1, i;
13335         const struct btf_type *t;
13336         bool conservative = true;
13337         const char *tname;
13338         struct btf *btf;
13339         long addr = 0;
13340
13341         if (!btf_id) {
13342                 bpf_log(log, "Tracing programs must provide btf_id\n");
13343                 return -EINVAL;
13344         }
13345         btf = tgt_prog ? tgt_prog->aux->btf : prog->aux->attach_btf;
13346         if (!btf) {
13347                 bpf_log(log,
13348                         "FENTRY/FEXIT program can only be attached to another program annotated with BTF\n");
13349                 return -EINVAL;
13350         }
13351         t = btf_type_by_id(btf, btf_id);
13352         if (!t) {
13353                 bpf_log(log, "attach_btf_id %u is invalid\n", btf_id);
13354                 return -EINVAL;
13355         }
13356         tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
13357         if (!tname) {
13358                 bpf_log(log, "attach_btf_id %u doesn't have a name\n", btf_id);
13359                 return -EINVAL;
13360         }
13361         if (tgt_prog) {
13362                 struct bpf_prog_aux *aux = tgt_prog->aux;
13363
13364                 for (i = 0; i < aux->func_info_cnt; i++)
13365                         if (aux->func_info[i].type_id == btf_id) {
13366                                 subprog = i;
13367                                 break;
13368                         }
13369                 if (subprog == -1) {
13370                         bpf_log(log, "Subprog %s doesn't exist\n", tname);
13371                         return -EINVAL;
13372                 }
13373                 conservative = aux->func_info_aux[subprog].unreliable;
13374                 if (prog_extension) {
13375                         if (conservative) {
13376                                 bpf_log(log,
13377                                         "Cannot replace static functions\n");
13378                                 return -EINVAL;
13379                         }
13380                         if (!prog->jit_requested) {
13381                                 bpf_log(log,
13382                                         "Extension programs should be JITed\n");
13383                                 return -EINVAL;
13384                         }
13385                 }
13386                 if (!tgt_prog->jited) {
13387                         bpf_log(log, "Can attach to only JITed progs\n");
13388                         return -EINVAL;
13389                 }
13390                 if (tgt_prog->type == prog->type) {
13391                         /* Cannot fentry/fexit another fentry/fexit program.
13392                          * Cannot attach program extension to another extension.
13393                          * It's ok to attach fentry/fexit to extension program.
13394                          */
13395                         bpf_log(log, "Cannot recursively attach\n");
13396                         return -EINVAL;
13397                 }
13398                 if (tgt_prog->type == BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13399                     prog_extension &&
13400                     (tgt_prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_FENTRY ||
13401                      tgt_prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_FEXIT)) {
13402                         /* Program extensions can extend all program types
13403                          * except fentry/fexit. The reason is the following.
13404                          * The fentry/fexit programs are used for performance
13405                          * analysis, stats and can be attached to any program
13406                          * type except themselves. When extension program is
13407                          * replacing XDP function it is necessary to allow
13408                          * performance analysis of all functions. Both original
13409                          * XDP program and its program extension. Hence
13410                          * attaching fentry/fexit to BPF_PROG_TYPE_EXT is
13411                          * allowed. If extending of fentry/fexit was allowed it
13412                          * would be possible to create long call chain
13413                          * fentry->extension->fentry->extension beyond
13414                          * reasonable stack size. Hence extending fentry is not
13415                          * allowed.
13416                          */
13417                         bpf_log(log, "Cannot extend fentry/fexit\n");
13418                         return -EINVAL;
13419                 }
13420         } else {
13421                 if (prog_extension) {
13422                         bpf_log(log, "Cannot replace kernel functions\n");
13423                         return -EINVAL;
13424                 }
13425         }
13426
13427         switch (prog->expected_attach_type) {
13428         case BPF_TRACE_RAW_TP:
13429                 if (tgt_prog) {
13430                         bpf_log(log,
13431                                 "Only FENTRY/FEXIT progs are attachable to another BPF prog\n");
13432                         return -EINVAL;
13433                 }
13434                 if (!btf_type_is_typedef(t)) {
13435                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u is not a typedef\n",
13436                                 btf_id);
13437                         return -EINVAL;
13438                 }
13439                 if (strncmp(prefix, tname, sizeof(prefix) - 1)) {
13440                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u points to wrong type name %s\n",
13441                                 btf_id, tname);
13442                         return -EINVAL;
13443                 }
13444                 tname += sizeof(prefix) - 1;
13445                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13446                 if (!btf_type_is_ptr(t))
13447                         /* should never happen in valid vmlinux build */
13448                         return -EINVAL;
13449                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13450                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
13451                         /* should never happen in valid vmlinux build */
13452                         return -EINVAL;
13453
13454                 break;
13455         case BPF_TRACE_ITER:
13456                 if (!btf_type_is_func(t)) {
13457                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u is not a function\n",
13458                                 btf_id);
13459                         return -EINVAL;
13460                 }
13461                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13462                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
13463                         return -EINVAL;
13464                 ret = btf_distill_func_proto(log, btf, t, tname, &tgt_info->fmodel);
13465                 if (ret)
13466                         return ret;
13467                 break;
13468         default:
13469                 if (!prog_extension)
13470                         return -EINVAL;
13471                 fallthrough;
13472         case BPF_MODIFY_RETURN:
13473         case BPF_LSM_MAC:
13474         case BPF_TRACE_FENTRY:
13475         case BPF_TRACE_FEXIT:
13476                 if (!btf_type_is_func(t)) {
13477                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u is not a function\n",
13478                                 btf_id);
13479                         return -EINVAL;
13480                 }
13481                 if (prog_extension &&
13482                     btf_check_type_match(log, prog, btf, t))
13483                         return -EINVAL;
13484                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13485                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
13486                         return -EINVAL;
13487
13488                 if ((prog->aux->saved_dst_prog_type || prog->aux->saved_dst_attach_type) &&
13489                     (!tgt_prog || prog->aux->saved_dst_prog_type != tgt_prog->type ||
13490                      prog->aux->saved_dst_attach_type != tgt_prog->expected_attach_type))
13491                         return -EINVAL;
13492
13493                 if (tgt_prog && conservative)
13494                         t = NULL;
13495
13496                 ret = btf_distill_func_proto(log, btf, t, tname, &tgt_info->fmodel);
13497                 if (ret < 0)
13498                         return ret;
13499
13500                 if (tgt_prog) {
13501                         if (subprog == 0)
13502                                 addr = (long) tgt_prog->bpf_func;
13503                         else
13504                                 addr = (long) tgt_prog->aux->func[subprog]->bpf_func;
13505                 } else {
13506                         addr = kallsyms_lookup_name(tname);
13507                         if (!addr) {
13508                                 bpf_log(log,
13509                                         "The address of function %s cannot be found\n",
13510                                         tname);
13511                                 return -ENOENT;
13512                         }
13513                 }
13514
13515                 if (prog->aux->sleepable) {
13516                         ret = -EINVAL;
13517                         switch (prog->type) {
13518                         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
13519                                 /* fentry/fexit/fmod_ret progs can be sleepable only if they are
13520                                  * attached to ALLOW_ERROR_INJECTION and are not in denylist.
13521                                  */
13522                                 if (!check_non_sleepable_error_inject(btf_id) &&
13523                                     within_error_injection_list(addr))
13524                                         ret = 0;
13525                                 break;
13526                         case BPF_PROG_TYPE_LSM:
13527                                 /* LSM progs check that they are attached to bpf_lsm_*() funcs.
13528                                  * Only some of them are sleepable.
13529                                  */
13530                                 if (bpf_lsm_is_sleepable_hook(btf_id))
13531                                         ret = 0;
13532                                 break;
13533                         default:
13534                                 break;
13535                         }
13536                         if (ret) {
13537                                 bpf_log(log, "%s is not sleepable\n", tname);
13538                                 return ret;
13539                         }
13540                 } else if (prog->expected_attach_type == BPF_MODIFY_RETURN) {
13541                         if (tgt_prog) {
13542                                 bpf_log(log, "can't modify return codes of BPF programs\n");
13543                                 return -EINVAL;
13544                         }
13545                         ret = check_attach_modify_return(addr, tname);
13546                         if (ret) {
13547                                 bpf_log(log, "%s() is not modifiable\n", tname);
13548                                 return ret;
13549                         }
13550                 }
13551
13552                 break;
13553         }
13554         tgt_info->tgt_addr = addr;
13555         tgt_info->tgt_name = tname;
13556         tgt_info->tgt_type = t;
13557         return 0;
13558 }
13559
13560 BTF_SET_START(btf_id_deny)
13561 BTF_ID_UNUSED
13562 #ifdef CONFIG_SMP
13563 BTF_ID(func, migrate_disable)
13564 BTF_ID(func, migrate_enable)
13565 #endif
13566 #if !defined CONFIG_PREEMPT_RCU && !defined CONFIG_TINY_RCU
13567 BTF_ID(func, rcu_read_unlock_strict)
13568 #endif
13569 BTF_SET_END(btf_id_deny)
13570
13571 static int check_attach_btf_id(struct bpf_verifier_env *env)
13572 {
13573         struct bpf_prog *prog = env->prog;
13574         struct bpf_prog *tgt_prog = prog->aux->dst_prog;
13575         struct bpf_attach_target_info tgt_info = {};
13576         u32 btf_id = prog->aux->attach_btf_id;
13577         struct bpf_trampoline *tr;
13578         int ret;
13579         u64 key;
13580
13581         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_SYSCALL) {
13582                 if (prog->aux->sleepable)
13583                         /* attach_btf_id checked to be zero already */
13584                         return 0;
13585                 verbose(env, "Syscall programs can only be sleepable\n");
13586                 return -EINVAL;
13587         }
13588
13589         if (prog->aux->sleepable && prog->type != BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13590             prog->type != BPF_PROG_TYPE_LSM) {
13591                 verbose(env, "Only fentry/fexit/fmod_ret and lsm programs can be sleepable\n");
13592                 return -EINVAL;
13593         }
13594
13595         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS)
13596                 return check_struct_ops_btf_id(env);
13597
13598         if (prog->type != BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13599             prog->type != BPF_PROG_TYPE_LSM &&
13600             prog->type != BPF_PROG_TYPE_EXT)
13601                 return 0;
13602
13603         ret = bpf_check_attach_target(&env->log, prog, tgt_prog, btf_id, &tgt_info);
13604         if (ret)
13605                 return ret;
13606
13607         if (tgt_prog && prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT) {
13608                 /* to make freplace equivalent to their targets, they need to
13609                  * inherit env->ops and expected_attach_type for the rest of the
13610                  * verification
13611                  */
13612                 env->ops = bpf_verifier_ops[tgt_prog->type];
13613                 prog->expected_attach_type = tgt_prog->expected_attach_type;
13614         }
13615
13616         /* store info about the attachment target that will be used later */
13617         prog->aux->attach_func_proto = tgt_info.tgt_type;
13618         prog->aux->attach_func_name = tgt_info.tgt_name;
13619
13620         if (tgt_prog) {
13621                 prog->aux->saved_dst_prog_type = tgt_prog->type;
13622                 prog->aux->saved_dst_attach_type = tgt_prog->expected_attach_type;
13623         }
13624
13625         if (prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_RAW_TP) {
13626                 prog->aux->attach_btf_trace = true;
13627                 return 0;
13628         } else if (prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_ITER) {
13629                 if (!bpf_iter_prog_supported(prog))
13630                         return -EINVAL;
13631                 return 0;
13632         }
13633
13634         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_LSM) {
13635                 ret = bpf_lsm_verify_prog(&env->log, prog);
13636                 if (ret < 0)
13637                         return ret;
13638         } else if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13639                    btf_id_set_contains(&btf_id_deny, btf_id)) {
13640                 return -EINVAL;
13641         }
13642
13643         key = bpf_trampoline_compute_key(tgt_prog, prog->aux->attach_btf, btf_id);
13644         tr = bpf_trampoline_get(key, &tgt_info);
13645         if (!tr)
13646                 return -ENOMEM;
13647
13648         prog->aux->dst_trampoline = tr;
13649         return 0;
13650 }
13651
13652 struct btf *bpf_get_btf_vmlinux(void)
13653 {
13654         if (!btf_vmlinux && IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_INFO_BTF)) {
13655                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
13656                 if (!btf_vmlinux)
13657                         btf_vmlinux = btf_parse_vmlinux();
13658                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
13659         }
13660         return btf_vmlinux;
13661 }
13662
13663 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr, bpfptr_t uattr)
13664 {
13665         u64 start_time = ktime_get_ns();
13666         struct bpf_verifier_env *env;
13667         struct bpf_verifier_log *log;
13668         int i, len, ret = -EINVAL;
13669         bool is_priv;
13670
13671         /* no program is valid */
13672         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
13673                 return -EINVAL;
13674
13675         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
13676          * allocate/free it every time bpf_check() is called
13677          */
13678         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
13679         if (!env)
13680                 return -ENOMEM;
13681         log = &env->log;
13682
13683         len = (*prog)->len;
13684         env->insn_aux_data =
13685                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data), len));
13686         ret = -ENOMEM;
13687         if (!env->insn_aux_data)
13688                 goto err_free_env;
13689         for (i = 0; i < len; i++)
13690                 env->insn_aux_data[i].orig_idx = i;
13691         env->prog = *prog;
13692         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
13693         env->fd_array = make_bpfptr(attr->fd_array, uattr.is_kernel);
13694         is_priv = bpf_capable();
13695
13696         bpf_get_btf_vmlinux();
13697
13698         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
13699         if (!is_priv)
13700                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
13701
13702         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
13703                 /* user requested verbose verifier output
13704                  * and supplied buffer to store the verification trace
13705                  */
13706                 log->level = attr->log_level;
13707                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
13708                 log->len_total = attr->log_size;
13709
13710                 ret = -EINVAL;
13711                 /* log attributes have to be sane */
13712                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 2 ||
13713                     !log->level || !log->ubuf || log->level & ~BPF_LOG_MASK)
13714                         goto err_unlock;
13715         }
13716
13717         if (IS_ERR(btf_vmlinux)) {
13718                 /* Either gcc or pahole or kernel are broken. */
13719                 verbose(env, "in-kernel BTF is malformed\n");
13720                 ret = PTR_ERR(btf_vmlinux);
13721                 goto skip_full_check;
13722         }
13723
13724         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
13725         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
13726                 env->strict_alignment = true;
13727         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
13728                 env->strict_alignment = false;
13729
13730         env->allow_ptr_leaks = bpf_allow_ptr_leaks();
13731         env->allow_uninit_stack = bpf_allow_uninit_stack();
13732         env->allow_ptr_to_map_access = bpf_allow_ptr_to_map_access();
13733         env->bypass_spec_v1 = bpf_bypass_spec_v1();
13734         env->bypass_spec_v4 = bpf_bypass_spec_v4();
13735         env->bpf_capable = bpf_capable();
13736
13737         if (is_priv)
13738                 env->test_state_freq = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_STATE_FREQ;
13739
13740         env->explored_states = kvcalloc(state_htab_size(env),
13741                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
13742                                        GFP_USER);
13743         ret = -ENOMEM;
13744         if (!env->explored_states)
13745                 goto skip_full_check;
13746
13747         ret = add_subprog_and_kfunc(env);
13748         if (ret < 0)
13749                 goto skip_full_check;
13750
13751         ret = check_subprogs(env);
13752         if (ret < 0)
13753                 goto skip_full_check;
13754
13755         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
13756         if (ret < 0)
13757                 goto skip_full_check;
13758
13759         ret = check_attach_btf_id(env);
13760         if (ret)
13761                 goto skip_full_check;
13762
13763         ret = resolve_pseudo_ldimm64(env);
13764         if (ret < 0)
13765                 goto skip_full_check;
13766
13767         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
13768                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
13769                 if (ret)
13770                         goto skip_full_check;
13771         }
13772
13773         ret = check_cfg(env);
13774         if (ret < 0)
13775                 goto skip_full_check;
13776
13777         ret = do_check_subprogs(env);
13778         ret = ret ?: do_check_main(env);
13779
13780         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
13781                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
13782
13783 skip_full_check:
13784         kvfree(env->explored_states);
13785
13786         if (ret == 0)
13787                 ret = check_max_stack_depth(env);
13788
13789         /* instruction rewrites happen after this point */
13790         if (is_priv) {
13791                 if (ret == 0)
13792                         opt_hard_wire_dead_code_branches(env);
13793                 if (ret == 0)
13794                         ret = opt_remove_dead_code(env);
13795                 if (ret == 0)
13796                         ret = opt_remove_nops(env);
13797         } else {
13798                 if (ret == 0)
13799                         sanitize_dead_code(env);
13800         }
13801
13802         if (ret == 0)
13803                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
13804                 ret = convert_ctx_accesses(env);
13805
13806         if (ret == 0)
13807                 ret = do_misc_fixups(env);
13808
13809         /* do 32-bit optimization after insn patching has done so those patched
13810          * insns could be handled correctly.
13811          */
13812         if (ret == 0 && !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
13813                 ret = opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(env, attr);
13814                 env->prog->aux->verifier_zext = bpf_jit_needs_zext() ? !ret
13815                                                                      : false;
13816         }
13817
13818         if (ret == 0)
13819                 ret = fixup_call_args(env);
13820
13821         env->verification_time = ktime_get_ns() - start_time;
13822         print_verification_stats(env);
13823
13824         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
13825                 ret = -ENOSPC;
13826         if (log->level && !log->ubuf) {
13827                 ret = -EFAULT;
13828                 goto err_release_maps;
13829         }
13830
13831         if (ret)
13832                 goto err_release_maps;
13833
13834         if (env->used_map_cnt) {
13835                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
13836                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
13837                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
13838                                                           GFP_KERNEL);
13839
13840                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
13841                         ret = -ENOMEM;
13842                         goto err_release_maps;
13843                 }
13844
13845                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
13846                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
13847                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
13848         }
13849         if (env->used_btf_cnt) {
13850                 /* if program passed verifier, update used_btfs in bpf_prog_aux */
13851                 env->prog->aux->used_btfs = kmalloc_array(env->used_btf_cnt,
13852                                                           sizeof(env->used_btfs[0]),
13853                                                           GFP_KERNEL);
13854                 if (!env->prog->aux->used_btfs) {
13855                         ret = -ENOMEM;
13856                         goto err_release_maps;
13857                 }
13858
13859                 memcpy(env->prog->aux->used_btfs, env->used_btfs,
13860                        sizeof(env->used_btfs[0]) * env->used_btf_cnt);
13861                 env->prog->aux->used_btf_cnt = env->used_btf_cnt;
13862         }
13863         if (env->used_map_cnt || env->used_btf_cnt) {
13864                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
13865                  * bpf_ld_imm64 instructions
13866                  */
13867                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
13868         }
13869
13870         adjust_btf_func(env);
13871
13872 err_release_maps:
13873         if (!env->prog->aux->used_maps)
13874                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
13875                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
13876                  */
13877                 release_maps(env);
13878         if (!env->prog->aux->used_btfs)
13879                 release_btfs(env);
13880
13881         /* extension progs temporarily inherit the attach_type of their targets
13882            for verification purposes, so set it back to zero before returning
13883          */
13884         if (env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT)
13885                 env->prog->expected_attach_type = 0;
13886
13887         *prog = env->prog;
13888 err_unlock:
13889         if (!is_priv)
13890                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
13891         vfree(env->insn_aux_data);
13892 err_free_env:
13893         kfree(env);
13894         return ret;
13895 }