Merge tag 'riscv-for-linus-5.14-rc7' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / bpf / verifier.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
3  * Copyright (c) 2016 Facebook
4  * Copyright (c) 2018 Covalent IO, Inc. http://covalent.io
5  */
6 #include <uapi/linux/btf.h>
7 #include <linux/kernel.h>
8 #include <linux/types.h>
9 #include <linux/slab.h>
10 #include <linux/bpf.h>
11 #include <linux/btf.h>
12 #include <linux/bpf_verifier.h>
13 #include <linux/filter.h>
14 #include <net/netlink.h>
15 #include <linux/file.h>
16 #include <linux/vmalloc.h>
17 #include <linux/stringify.h>
18 #include <linux/bsearch.h>
19 #include <linux/sort.h>
20 #include <linux/perf_event.h>
21 #include <linux/ctype.h>
22 #include <linux/error-injection.h>
23 #include <linux/bpf_lsm.h>
24 #include <linux/btf_ids.h>
25
26 #include "disasm.h"
27
28 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
29 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name, prog_ctx_type, kern_ctx_type) \
30         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
31 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
32 #define BPF_LINK_TYPE(_id, _name)
33 #include <linux/bpf_types.h>
34 #undef BPF_PROG_TYPE
35 #undef BPF_MAP_TYPE
36 #undef BPF_LINK_TYPE
37 };
38
39 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
40  * instruction by instruction and updates register/stack state.
41  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
42  *
43  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
44  * It rejects the following programs:
45  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
46  * - if loop is present (detected via back-edge)
47  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
48  * - out of bounds or malformed jumps
49  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
50  * Since it's analyzing all paths through the program, the length of the
51  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
52  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
53  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
54  *
55  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
56  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
57  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
58  * copied to R1.
59  *
60  * All registers are 64-bit.
61  * R0 - return register
62  * R1-R5 argument passing registers
63  * R6-R9 callee saved registers
64  * R10 - frame pointer read-only
65  *
66  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
67  * and has type PTR_TO_CTX.
68  *
69  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
70  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
71  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
72  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
73  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
74  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
75  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
76  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
77  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
78  *
79  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
80  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
81  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
82  *
83  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
84  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
85  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
86  *
87  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
88  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
89  *
90  * registers used to pass values to function calls are checked against
91  * function argument constraints.
92  *
93  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
94  * It means that the register type passed to this function must be
95  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
96  * 'pointer to map element key'
97  *
98  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
99  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
100  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
101  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
102  *
103  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
104  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
105  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
106  * the helper function as a pointer to map element key.
107  *
108  * On the kernel side the helper function looks like:
109  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
110  * {
111  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
112  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
113  *    void *value;
114  *
115  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
116  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
117  *    the stack of eBPF program.
118  * }
119  *
120  * Corresponding eBPF program may look like:
121  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
122  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
123  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
124  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
125  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
126  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
127  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
128  *
129  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
130  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
131  * and were initialized prior to this call.
132  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
133  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
134  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
135  * returns either pointer to map value or NULL.
136  *
137  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
138  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
139  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
140  * branch. See check_cond_jmp_op().
141  *
142  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
143  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
144  *
145  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
146  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
147  * the BPF program:
148  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
149  *
150  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
151  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
152  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
153  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
154  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
155  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
156  *
157  * For each helper function that allocates a reference, such as
158  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
159  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
160  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
161  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
162  */
163
164 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
165 struct bpf_verifier_stack_elem {
166         /* verifer state is 'st'
167          * before processing instruction 'insn_idx'
168          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
169          */
170         struct bpf_verifier_state st;
171         int insn_idx;
172         int prev_insn_idx;
173         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
174         /* length of verifier log at the time this state was pushed on stack */
175         u32 log_pos;
176 };
177
178 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ    8192
179 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES     64
180
181 #define BPF_MAP_KEY_POISON      (1ULL << 63)
182 #define BPF_MAP_KEY_SEEN        (1ULL << 62)
183
184 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
185 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
186                                           POISON_POINTER_DELTA))
187 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
188
189 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
190 {
191         return BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
192 }
193
194 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
195 {
196         return aux->map_ptr_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
197 }
198
199 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
200                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
201 {
202         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
203         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
204         aux->map_ptr_state = (unsigned long)map |
205                              (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
206 }
207
208 static bool bpf_map_key_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
209 {
210         return aux->map_key_state & BPF_MAP_KEY_POISON;
211 }
212
213 static bool bpf_map_key_unseen(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
214 {
215         return !(aux->map_key_state & BPF_MAP_KEY_SEEN);
216 }
217
218 static u64 bpf_map_key_immediate(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
219 {
220         return aux->map_key_state & ~(BPF_MAP_KEY_SEEN | BPF_MAP_KEY_POISON);
221 }
222
223 static void bpf_map_key_store(struct bpf_insn_aux_data *aux, u64 state)
224 {
225         bool poisoned = bpf_map_key_poisoned(aux);
226
227         aux->map_key_state = state | BPF_MAP_KEY_SEEN |
228                              (poisoned ? BPF_MAP_KEY_POISON : 0ULL);
229 }
230
231 static bool bpf_pseudo_call(const struct bpf_insn *insn)
232 {
233         return insn->code == (BPF_JMP | BPF_CALL) &&
234                insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL;
235 }
236
237 static bool bpf_pseudo_kfunc_call(const struct bpf_insn *insn)
238 {
239         return insn->code == (BPF_JMP | BPF_CALL) &&
240                insn->src_reg == BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL;
241 }
242
243 static bool bpf_pseudo_func(const struct bpf_insn *insn)
244 {
245         return insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW) &&
246                insn->src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC;
247 }
248
249 struct bpf_call_arg_meta {
250         struct bpf_map *map_ptr;
251         bool raw_mode;
252         bool pkt_access;
253         int regno;
254         int access_size;
255         int mem_size;
256         u64 msize_max_value;
257         int ref_obj_id;
258         int func_id;
259         struct btf *btf;
260         u32 btf_id;
261         struct btf *ret_btf;
262         u32 ret_btf_id;
263         u32 subprogno;
264 };
265
266 struct btf *btf_vmlinux;
267
268 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
269
270 static const struct bpf_line_info *
271 find_linfo(const struct bpf_verifier_env *env, u32 insn_off)
272 {
273         const struct bpf_line_info *linfo;
274         const struct bpf_prog *prog;
275         u32 i, nr_linfo;
276
277         prog = env->prog;
278         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
279
280         if (!nr_linfo || insn_off >= prog->len)
281                 return NULL;
282
283         linfo = prog->aux->linfo;
284         for (i = 1; i < nr_linfo; i++)
285                 if (insn_off < linfo[i].insn_off)
286                         break;
287
288         return &linfo[i - 1];
289 }
290
291 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
292                        va_list args)
293 {
294         unsigned int n;
295
296         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
297
298         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
299                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
300
301         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
302         log->kbuf[n] = '\0';
303
304         if (log->level == BPF_LOG_KERNEL) {
305                 pr_err("BPF:%s\n", log->kbuf);
306                 return;
307         }
308         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
309                 log->len_used += n;
310         else
311                 log->ubuf = NULL;
312 }
313
314 static void bpf_vlog_reset(struct bpf_verifier_log *log, u32 new_pos)
315 {
316         char zero = 0;
317
318         if (!bpf_verifier_log_needed(log))
319                 return;
320
321         log->len_used = new_pos;
322         if (put_user(zero, log->ubuf + new_pos))
323                 log->ubuf = NULL;
324 }
325
326 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
327  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
328  * so the user can figure out what's wrong with the program
329  */
330 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
331                                            const char *fmt, ...)
332 {
333         va_list args;
334
335         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
336                 return;
337
338         va_start(args, fmt);
339         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
340         va_end(args);
341 }
342 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
343
344 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
345 {
346         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
347         va_list args;
348
349         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
350                 return;
351
352         va_start(args, fmt);
353         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
354         va_end(args);
355 }
356
357 __printf(2, 3) void bpf_log(struct bpf_verifier_log *log,
358                             const char *fmt, ...)
359 {
360         va_list args;
361
362         if (!bpf_verifier_log_needed(log))
363                 return;
364
365         va_start(args, fmt);
366         bpf_verifier_vlog(log, fmt, args);
367         va_end(args);
368 }
369
370 static const char *ltrim(const char *s)
371 {
372         while (isspace(*s))
373                 s++;
374
375         return s;
376 }
377
378 __printf(3, 4) static void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
379                                          u32 insn_off,
380                                          const char *prefix_fmt, ...)
381 {
382         const struct bpf_line_info *linfo;
383
384         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
385                 return;
386
387         linfo = find_linfo(env, insn_off);
388         if (!linfo || linfo == env->prev_linfo)
389                 return;
390
391         if (prefix_fmt) {
392                 va_list args;
393
394                 va_start(args, prefix_fmt);
395                 bpf_verifier_vlog(&env->log, prefix_fmt, args);
396                 va_end(args);
397         }
398
399         verbose(env, "%s\n",
400                 ltrim(btf_name_by_offset(env->prog->aux->btf,
401                                          linfo->line_off)));
402
403         env->prev_linfo = linfo;
404 }
405
406 static void verbose_invalid_scalar(struct bpf_verifier_env *env,
407                                    struct bpf_reg_state *reg,
408                                    struct tnum *range, const char *ctx,
409                                    const char *reg_name)
410 {
411         char tn_buf[48];
412
413         verbose(env, "At %s the register %s ", ctx, reg_name);
414         if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
415                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
416                 verbose(env, "has value %s", tn_buf);
417         } else {
418                 verbose(env, "has unknown scalar value");
419         }
420         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), *range);
421         verbose(env, " should have been in %s\n", tn_buf);
422 }
423
424 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
425 {
426         return type == PTR_TO_PACKET ||
427                type == PTR_TO_PACKET_META;
428 }
429
430 static bool type_is_sk_pointer(enum bpf_reg_type type)
431 {
432         return type == PTR_TO_SOCKET ||
433                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON ||
434                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
435                 type == PTR_TO_XDP_SOCK;
436 }
437
438 static bool reg_type_not_null(enum bpf_reg_type type)
439 {
440         return type == PTR_TO_SOCKET ||
441                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
442                 type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
443                 type == PTR_TO_MAP_KEY ||
444                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON;
445 }
446
447 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
448 {
449         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
450                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
451                type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL ||
452                type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL ||
453                type == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL ||
454                type == PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
455                type == PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL ||
456                type == PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL;
457 }
458
459 static bool reg_may_point_to_spin_lock(const struct bpf_reg_state *reg)
460 {
461         return reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
462                 map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr);
463 }
464
465 static bool reg_type_may_be_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
466 {
467         return type == PTR_TO_SOCKET ||
468                 type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
469                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
470                 type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL ||
471                 type == PTR_TO_MEM ||
472                 type == PTR_TO_MEM_OR_NULL;
473 }
474
475 static bool arg_type_may_be_refcounted(enum bpf_arg_type type)
476 {
477         return type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON;
478 }
479
480 static bool arg_type_may_be_null(enum bpf_arg_type type)
481 {
482         return type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
483                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
484                type == ARG_PTR_TO_CTX_OR_NULL ||
485                type == ARG_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
486                type == ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM_OR_NULL ||
487                type == ARG_PTR_TO_STACK_OR_NULL;
488 }
489
490 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
491  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
492  * released by release_reference().
493  */
494 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
495 {
496         return func_id == BPF_FUNC_sk_release ||
497                func_id == BPF_FUNC_ringbuf_submit ||
498                func_id == BPF_FUNC_ringbuf_discard;
499 }
500
501 static bool may_be_acquire_function(enum bpf_func_id func_id)
502 {
503         return func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
504                 func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
505                 func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp ||
506                 func_id == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
507                 func_id == BPF_FUNC_ringbuf_reserve;
508 }
509
510 static bool is_acquire_function(enum bpf_func_id func_id,
511                                 const struct bpf_map *map)
512 {
513         enum bpf_map_type map_type = map ? map->map_type : BPF_MAP_TYPE_UNSPEC;
514
515         if (func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
516             func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
517             func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp ||
518             func_id == BPF_FUNC_ringbuf_reserve)
519                 return true;
520
521         if (func_id == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
522             (map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP ||
523              map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH))
524                 return true;
525
526         return false;
527 }
528
529 static bool is_ptr_cast_function(enum bpf_func_id func_id)
530 {
531         return func_id == BPF_FUNC_tcp_sock ||
532                 func_id == BPF_FUNC_sk_fullsock ||
533                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp_sock ||
534                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp6_sock ||
535                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_udp6_sock ||
536                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp_timewait_sock ||
537                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp_request_sock;
538 }
539
540 static bool is_cmpxchg_insn(const struct bpf_insn *insn)
541 {
542         return BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
543                BPF_MODE(insn->code) == BPF_ATOMIC &&
544                insn->imm == BPF_CMPXCHG;
545 }
546
547 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
548 static const char * const reg_type_str[] = {
549         [NOT_INIT]              = "?",
550         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
551         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
552         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
553         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
554         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
555         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
556         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
557         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
558         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
559         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
560         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
561         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
562         [PTR_TO_SOCK_COMMON]    = "sock_common",
563         [PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL] = "sock_common_or_null",
564         [PTR_TO_TCP_SOCK]       = "tcp_sock",
565         [PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL] = "tcp_sock_or_null",
566         [PTR_TO_TP_BUFFER]      = "tp_buffer",
567         [PTR_TO_XDP_SOCK]       = "xdp_sock",
568         [PTR_TO_BTF_ID]         = "ptr_",
569         [PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL] = "ptr_or_null_",
570         [PTR_TO_PERCPU_BTF_ID]  = "percpu_ptr_",
571         [PTR_TO_MEM]            = "mem",
572         [PTR_TO_MEM_OR_NULL]    = "mem_or_null",
573         [PTR_TO_RDONLY_BUF]     = "rdonly_buf",
574         [PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL] = "rdonly_buf_or_null",
575         [PTR_TO_RDWR_BUF]       = "rdwr_buf",
576         [PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL] = "rdwr_buf_or_null",
577         [PTR_TO_FUNC]           = "func",
578         [PTR_TO_MAP_KEY]        = "map_key",
579 };
580
581 static char slot_type_char[] = {
582         [STACK_INVALID] = '?',
583         [STACK_SPILL]   = 'r',
584         [STACK_MISC]    = 'm',
585         [STACK_ZERO]    = '0',
586 };
587
588 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
589                            enum bpf_reg_liveness live)
590 {
591         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN | REG_LIVE_DONE))
592             verbose(env, "_");
593         if (live & REG_LIVE_READ)
594                 verbose(env, "r");
595         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
596                 verbose(env, "w");
597         if (live & REG_LIVE_DONE)
598                 verbose(env, "D");
599 }
600
601 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
602                                    const struct bpf_reg_state *reg)
603 {
604         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
605
606         return cur->frame[reg->frameno];
607 }
608
609 static const char *kernel_type_name(const struct btf* btf, u32 id)
610 {
611         return btf_name_by_offset(btf, btf_type_by_id(btf, id)->name_off);
612 }
613
614 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
615                                  const struct bpf_func_state *state)
616 {
617         const struct bpf_reg_state *reg;
618         enum bpf_reg_type t;
619         int i;
620
621         if (state->frameno)
622                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
623         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
624                 reg = &state->regs[i];
625                 t = reg->type;
626                 if (t == NOT_INIT)
627                         continue;
628                 verbose(env, " R%d", i);
629                 print_liveness(env, reg->live);
630                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
631                 if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
632                         verbose(env, "P");
633                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
634                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
635                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
636                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
637                 } else {
638                         if (t == PTR_TO_BTF_ID ||
639                             t == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL ||
640                             t == PTR_TO_PERCPU_BTF_ID)
641                                 verbose(env, "%s", kernel_type_name(reg->btf, reg->btf_id));
642                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
643                         if (reg_type_may_be_refcounted_or_null(t))
644                                 verbose(env, ",ref_obj_id=%d", reg->ref_obj_id);
645                         if (t != SCALAR_VALUE)
646                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
647                         if (type_is_pkt_pointer(t))
648                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
649                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
650                                  t == PTR_TO_MAP_KEY ||
651                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
652                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
653                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
654                                         reg->map_ptr->key_size,
655                                         reg->map_ptr->value_size);
656                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
657                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
658                                  * could be a pointer whose offset is too big
659                                  * for reg->off
660                                  */
661                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
662                         } else {
663                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
664                                     reg->smin_value != S64_MIN)
665                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
666                                                 (long long)reg->smin_value);
667                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
668                                     reg->smax_value != S64_MAX)
669                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
670                                                 (long long)reg->smax_value);
671                                 if (reg->umin_value != 0)
672                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
673                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
674                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
675                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
676                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
677                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
678                                         char tn_buf[48];
679
680                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
681                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
682                                 }
683                                 if (reg->s32_min_value != reg->smin_value &&
684                                     reg->s32_min_value != S32_MIN)
685                                         verbose(env, ",s32_min_value=%d",
686                                                 (int)(reg->s32_min_value));
687                                 if (reg->s32_max_value != reg->smax_value &&
688                                     reg->s32_max_value != S32_MAX)
689                                         verbose(env, ",s32_max_value=%d",
690                                                 (int)(reg->s32_max_value));
691                                 if (reg->u32_min_value != reg->umin_value &&
692                                     reg->u32_min_value != U32_MIN)
693                                         verbose(env, ",u32_min_value=%d",
694                                                 (int)(reg->u32_min_value));
695                                 if (reg->u32_max_value != reg->umax_value &&
696                                     reg->u32_max_value != U32_MAX)
697                                         verbose(env, ",u32_max_value=%d",
698                                                 (int)(reg->u32_max_value));
699                         }
700                         verbose(env, ")");
701                 }
702         }
703         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
704                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
705                 bool valid = false;
706                 int j;
707
708                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
709                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
710                                 valid = true;
711                         types_buf[j] = slot_type_char[
712                                         state->stack[i].slot_type[j]];
713                 }
714                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
715                 if (!valid)
716                         continue;
717                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
718                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
719                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL) {
720                         reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
721                         t = reg->type;
722                         verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
723                         if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
724                                 verbose(env, "P");
725                         if (t == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off))
726                                 verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
727                 } else {
728                         verbose(env, "=%s", types_buf);
729                 }
730         }
731         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
732                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
733                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
734                         if (state->refs[i].id)
735                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
736         }
737         verbose(env, "\n");
738 }
739
740 /* copy array src of length n * size bytes to dst. dst is reallocated if it's too
741  * small to hold src. This is different from krealloc since we don't want to preserve
742  * the contents of dst.
743  *
744  * Leaves dst untouched if src is NULL or length is zero. Returns NULL if memory could
745  * not be allocated.
746  */
747 static void *copy_array(void *dst, const void *src, size_t n, size_t size, gfp_t flags)
748 {
749         size_t bytes;
750
751         if (ZERO_OR_NULL_PTR(src))
752                 goto out;
753
754         if (unlikely(check_mul_overflow(n, size, &bytes)))
755                 return NULL;
756
757         if (ksize(dst) < bytes) {
758                 kfree(dst);
759                 dst = kmalloc_track_caller(bytes, flags);
760                 if (!dst)
761                         return NULL;
762         }
763
764         memcpy(dst, src, bytes);
765 out:
766         return dst ? dst : ZERO_SIZE_PTR;
767 }
768
769 /* resize an array from old_n items to new_n items. the array is reallocated if it's too
770  * small to hold new_n items. new items are zeroed out if the array grows.
771  *
772  * Contrary to krealloc_array, does not free arr if new_n is zero.
773  */
774 static void *realloc_array(void *arr, size_t old_n, size_t new_n, size_t size)
775 {
776         if (!new_n || old_n == new_n)
777                 goto out;
778
779         arr = krealloc_array(arr, new_n, size, GFP_KERNEL);
780         if (!arr)
781                 return NULL;
782
783         if (new_n > old_n)
784                 memset(arr + old_n * size, 0, (new_n - old_n) * size);
785
786 out:
787         return arr ? arr : ZERO_SIZE_PTR;
788 }
789
790 static int copy_reference_state(struct bpf_func_state *dst, const struct bpf_func_state *src)
791 {
792         dst->refs = copy_array(dst->refs, src->refs, src->acquired_refs,
793                                sizeof(struct bpf_reference_state), GFP_KERNEL);
794         if (!dst->refs)
795                 return -ENOMEM;
796
797         dst->acquired_refs = src->acquired_refs;
798         return 0;
799 }
800
801 static int copy_stack_state(struct bpf_func_state *dst, const struct bpf_func_state *src)
802 {
803         size_t n = src->allocated_stack / BPF_REG_SIZE;
804
805         dst->stack = copy_array(dst->stack, src->stack, n, sizeof(struct bpf_stack_state),
806                                 GFP_KERNEL);
807         if (!dst->stack)
808                 return -ENOMEM;
809
810         dst->allocated_stack = src->allocated_stack;
811         return 0;
812 }
813
814 static int resize_reference_state(struct bpf_func_state *state, size_t n)
815 {
816         state->refs = realloc_array(state->refs, state->acquired_refs, n,
817                                     sizeof(struct bpf_reference_state));
818         if (!state->refs)
819                 return -ENOMEM;
820
821         state->acquired_refs = n;
822         return 0;
823 }
824
825 static int grow_stack_state(struct bpf_func_state *state, int size)
826 {
827         size_t old_n = state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE, n = size / BPF_REG_SIZE;
828
829         if (old_n >= n)
830                 return 0;
831
832         state->stack = realloc_array(state->stack, old_n, n, sizeof(struct bpf_stack_state));
833         if (!state->stack)
834                 return -ENOMEM;
835
836         state->allocated_stack = size;
837         return 0;
838 }
839
840 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
841  * this new pointer reference.
842  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
843  * On failure, returns a negative errno.
844  */
845 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
846 {
847         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
848         int new_ofs = state->acquired_refs;
849         int id, err;
850
851         err = resize_reference_state(state, state->acquired_refs + 1);
852         if (err)
853                 return err;
854         id = ++env->id_gen;
855         state->refs[new_ofs].id = id;
856         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
857
858         return id;
859 }
860
861 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
862 static int release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
863 {
864         int i, last_idx;
865
866         last_idx = state->acquired_refs - 1;
867         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
868                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
869                         if (last_idx && i != last_idx)
870                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
871                                        sizeof(*state->refs));
872                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
873                         state->acquired_refs--;
874                         return 0;
875                 }
876         }
877         return -EINVAL;
878 }
879
880 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
881 {
882         if (!state)
883                 return;
884         kfree(state->refs);
885         kfree(state->stack);
886         kfree(state);
887 }
888
889 static void clear_jmp_history(struct bpf_verifier_state *state)
890 {
891         kfree(state->jmp_history);
892         state->jmp_history = NULL;
893         state->jmp_history_cnt = 0;
894 }
895
896 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
897                                 bool free_self)
898 {
899         int i;
900
901         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
902                 free_func_state(state->frame[i]);
903                 state->frame[i] = NULL;
904         }
905         clear_jmp_history(state);
906         if (free_self)
907                 kfree(state);
908 }
909
910 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
911  * when necessary to accommodate larger src stack
912  */
913 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
914                            const struct bpf_func_state *src)
915 {
916         int err;
917
918         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
919         err = copy_reference_state(dst, src);
920         if (err)
921                 return err;
922         return copy_stack_state(dst, src);
923 }
924
925 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
926                                const struct bpf_verifier_state *src)
927 {
928         struct bpf_func_state *dst;
929         int i, err;
930
931         dst_state->jmp_history = copy_array(dst_state->jmp_history, src->jmp_history,
932                                             src->jmp_history_cnt, sizeof(struct bpf_idx_pair),
933                                             GFP_USER);
934         if (!dst_state->jmp_history)
935                 return -ENOMEM;
936         dst_state->jmp_history_cnt = src->jmp_history_cnt;
937
938         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
939         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
940                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
941                 dst_state->frame[i] = NULL;
942         }
943         dst_state->speculative = src->speculative;
944         dst_state->curframe = src->curframe;
945         dst_state->active_spin_lock = src->active_spin_lock;
946         dst_state->branches = src->branches;
947         dst_state->parent = src->parent;
948         dst_state->first_insn_idx = src->first_insn_idx;
949         dst_state->last_insn_idx = src->last_insn_idx;
950         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
951                 dst = dst_state->frame[i];
952                 if (!dst) {
953                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
954                         if (!dst)
955                                 return -ENOMEM;
956                         dst_state->frame[i] = dst;
957                 }
958                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
959                 if (err)
960                         return err;
961         }
962         return 0;
963 }
964
965 static void update_branch_counts(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_verifier_state *st)
966 {
967         while (st) {
968                 u32 br = --st->branches;
969
970                 /* WARN_ON(br > 1) technically makes sense here,
971                  * but see comment in push_stack(), hence:
972                  */
973                 WARN_ONCE((int)br < 0,
974                           "BUG update_branch_counts:branches_to_explore=%d\n",
975                           br);
976                 if (br)
977                         break;
978                 st = st->parent;
979         }
980 }
981
982 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
983                      int *insn_idx, bool pop_log)
984 {
985         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
986         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
987         int err;
988
989         if (env->head == NULL)
990                 return -ENOENT;
991
992         if (cur) {
993                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
994                 if (err)
995                         return err;
996         }
997         if (pop_log)
998                 bpf_vlog_reset(&env->log, head->log_pos);
999         if (insn_idx)
1000                 *insn_idx = head->insn_idx;
1001         if (prev_insn_idx)
1002                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
1003         elem = head->next;
1004         free_verifier_state(&head->st, false);
1005         kfree(head);
1006         env->head = elem;
1007         env->stack_size--;
1008         return 0;
1009 }
1010
1011 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
1012                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
1013                                              bool speculative)
1014 {
1015         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
1016         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
1017         int err;
1018
1019         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
1020         if (!elem)
1021                 goto err;
1022
1023         elem->insn_idx = insn_idx;
1024         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
1025         elem->next = env->head;
1026         elem->log_pos = env->log.len_used;
1027         env->head = elem;
1028         env->stack_size++;
1029         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
1030         if (err)
1031                 goto err;
1032         elem->st.speculative |= speculative;
1033         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ) {
1034                 verbose(env, "The sequence of %d jumps is too complex.\n",
1035                         env->stack_size);
1036                 goto err;
1037         }
1038         if (elem->st.parent) {
1039                 ++elem->st.parent->branches;
1040                 /* WARN_ON(branches > 2) technically makes sense here,
1041                  * but
1042                  * 1. speculative states will bump 'branches' for non-branch
1043                  * instructions
1044                  * 2. is_state_visited() heuristics may decide not to create
1045                  * a new state for a sequence of branches and all such current
1046                  * and cloned states will be pointing to a single parent state
1047                  * which might have large 'branches' count.
1048                  */
1049         }
1050         return &elem->st;
1051 err:
1052         free_verifier_state(env->cur_state, true);
1053         env->cur_state = NULL;
1054         /* pop all elements and return */
1055         while (!pop_stack(env, NULL, NULL, false));
1056         return NULL;
1057 }
1058
1059 #define CALLER_SAVED_REGS 6
1060 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
1061         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
1062 };
1063
1064 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
1065                                 struct bpf_reg_state *reg);
1066
1067 /* This helper doesn't clear reg->id */
1068 static void ___mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
1069 {
1070         reg->var_off = tnum_const(imm);
1071         reg->smin_value = (s64)imm;
1072         reg->smax_value = (s64)imm;
1073         reg->umin_value = imm;
1074         reg->umax_value = imm;
1075
1076         reg->s32_min_value = (s32)imm;
1077         reg->s32_max_value = (s32)imm;
1078         reg->u32_min_value = (u32)imm;
1079         reg->u32_max_value = (u32)imm;
1080 }
1081
1082 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
1083  * known to have the value @imm.
1084  */
1085 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
1086 {
1087         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
1088         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
1089                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
1090         ___mark_reg_known(reg, imm);
1091 }
1092
1093 static void __mark_reg32_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
1094 {
1095         reg->var_off = tnum_const_subreg(reg->var_off, imm);
1096         reg->s32_min_value = (s32)imm;
1097         reg->s32_max_value = (s32)imm;
1098         reg->u32_min_value = (u32)imm;
1099         reg->u32_max_value = (u32)imm;
1100 }
1101
1102 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
1103  * used only on registers holding a pointer type.
1104  */
1105 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
1106 {
1107         __mark_reg_known(reg, 0);
1108 }
1109
1110 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
1111 {
1112         __mark_reg_known(reg, 0);
1113         reg->type = SCALAR_VALUE;
1114 }
1115
1116 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
1117                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1118 {
1119         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1120                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
1121                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
1122                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
1123                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1124                 return;
1125         }
1126         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
1127 }
1128
1129 static void mark_ptr_not_null_reg(struct bpf_reg_state *reg)
1130 {
1131         switch (reg->type) {
1132         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL: {
1133                 const struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
1134
1135                 if (map->inner_map_meta) {
1136                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
1137                         reg->map_ptr = map->inner_map_meta;
1138                 } else if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_XSKMAP) {
1139                         reg->type = PTR_TO_XDP_SOCK;
1140                 } else if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP ||
1141                            map->map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH) {
1142                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
1143                 } else {
1144                         reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
1145                 }
1146                 break;
1147         }
1148         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1149                 reg->type = PTR_TO_SOCKET;
1150                 break;
1151         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
1152                 reg->type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
1153                 break;
1154         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
1155                 reg->type = PTR_TO_TCP_SOCK;
1156                 break;
1157         case PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL:
1158                 reg->type = PTR_TO_BTF_ID;
1159                 break;
1160         case PTR_TO_MEM_OR_NULL:
1161                 reg->type = PTR_TO_MEM;
1162                 break;
1163         case PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL:
1164                 reg->type = PTR_TO_RDONLY_BUF;
1165                 break;
1166         case PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL:
1167                 reg->type = PTR_TO_RDWR_BUF;
1168                 break;
1169         default:
1170                 WARN_ONCE(1, "unknown nullable register type");
1171         }
1172 }
1173
1174 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
1175 {
1176         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
1177 }
1178
1179 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
1180 {
1181         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
1182                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
1183 }
1184
1185 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
1186 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
1187                                     enum bpf_reg_type which)
1188 {
1189         /* The register can already have a range from prior markings.
1190          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
1191          * origin.
1192          */
1193         return reg->type == which &&
1194                reg->id == 0 &&
1195                reg->off == 0 &&
1196                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1197 }
1198
1199 /* Reset the min/max bounds of a register */
1200 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1201 {
1202         reg->smin_value = S64_MIN;
1203         reg->smax_value = S64_MAX;
1204         reg->umin_value = 0;
1205         reg->umax_value = U64_MAX;
1206
1207         reg->s32_min_value = S32_MIN;
1208         reg->s32_max_value = S32_MAX;
1209         reg->u32_min_value = 0;
1210         reg->u32_max_value = U32_MAX;
1211 }
1212
1213 static void __mark_reg64_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1214 {
1215         reg->smin_value = S64_MIN;
1216         reg->smax_value = S64_MAX;
1217         reg->umin_value = 0;
1218         reg->umax_value = U64_MAX;
1219 }
1220
1221 static void __mark_reg32_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1222 {
1223         reg->s32_min_value = S32_MIN;
1224         reg->s32_max_value = S32_MAX;
1225         reg->u32_min_value = 0;
1226         reg->u32_max_value = U32_MAX;
1227 }
1228
1229 static void __update_reg32_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1230 {
1231         struct tnum var32_off = tnum_subreg(reg->var_off);
1232
1233         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
1234         reg->s32_min_value = max_t(s32, reg->s32_min_value,
1235                         var32_off.value | (var32_off.mask & S32_MIN));
1236         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
1237         reg->s32_max_value = min_t(s32, reg->s32_max_value,
1238                         var32_off.value | (var32_off.mask & S32_MAX));
1239         reg->u32_min_value = max_t(u32, reg->u32_min_value, (u32)var32_off.value);
1240         reg->u32_max_value = min(reg->u32_max_value,
1241                                  (u32)(var32_off.value | var32_off.mask));
1242 }
1243
1244 static void __update_reg64_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1245 {
1246         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
1247         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
1248                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
1249         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
1250         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
1251                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
1252         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
1253         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
1254                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
1255 }
1256
1257 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1258 {
1259         __update_reg32_bounds(reg);
1260         __update_reg64_bounds(reg);
1261 }
1262
1263 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
1264 static void __reg32_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1265 {
1266         /* Learn sign from signed bounds.
1267          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
1268          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
1269          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
1270          */
1271         if (reg->s32_min_value >= 0 || reg->s32_max_value < 0) {
1272                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value =
1273                         max_t(u32, reg->s32_min_value, reg->u32_min_value);
1274                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value =
1275                         min_t(u32, reg->s32_max_value, reg->u32_max_value);
1276                 return;
1277         }
1278         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
1279          * boundary, so we must be careful.
1280          */
1281         if ((s32)reg->u32_max_value >= 0) {
1282                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
1283                  * is positive, hence safe.
1284                  */
1285                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value;
1286                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value =
1287                         min_t(u32, reg->s32_max_value, reg->u32_max_value);
1288         } else if ((s32)reg->u32_min_value < 0) {
1289                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
1290                  * is negative, hence safe.
1291                  */
1292                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value =
1293                         max_t(u32, reg->s32_min_value, reg->u32_min_value);
1294                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value;
1295         }
1296 }
1297
1298 static void __reg64_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1299 {
1300         /* Learn sign from signed bounds.
1301          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
1302          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
1303          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
1304          */
1305         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
1306                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1307                                                           reg->umin_value);
1308                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1309                                                           reg->umax_value);
1310                 return;
1311         }
1312         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
1313          * boundary, so we must be careful.
1314          */
1315         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
1316                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
1317                  * is positive, hence safe.
1318                  */
1319                 reg->smin_value = reg->umin_value;
1320                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1321                                                           reg->umax_value);
1322         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
1323                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
1324                  * is negative, hence safe.
1325                  */
1326                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1327                                                           reg->umin_value);
1328                 reg->smax_value = reg->umax_value;
1329         }
1330 }
1331
1332 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1333 {
1334         __reg32_deduce_bounds(reg);
1335         __reg64_deduce_bounds(reg);
1336 }
1337
1338 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
1339 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
1340 {
1341         struct tnum var64_off = tnum_intersect(reg->var_off,
1342                                                tnum_range(reg->umin_value,
1343                                                           reg->umax_value));
1344         struct tnum var32_off = tnum_intersect(tnum_subreg(reg->var_off),
1345                                                 tnum_range(reg->u32_min_value,
1346                                                            reg->u32_max_value));
1347
1348         reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(var64_off), var32_off);
1349 }
1350
1351 static void __reg_assign_32_into_64(struct bpf_reg_state *reg)
1352 {
1353         reg->umin_value = reg->u32_min_value;
1354         reg->umax_value = reg->u32_max_value;
1355         /* Attempt to pull 32-bit signed bounds into 64-bit bounds
1356          * but must be positive otherwise set to worse case bounds
1357          * and refine later from tnum.
1358          */
1359         if (reg->s32_min_value >= 0 && reg->s32_max_value >= 0)
1360                 reg->smax_value = reg->s32_max_value;
1361         else
1362                 reg->smax_value = U32_MAX;
1363         if (reg->s32_min_value >= 0)
1364                 reg->smin_value = reg->s32_min_value;
1365         else
1366                 reg->smin_value = 0;
1367 }
1368
1369 static void __reg_combine_32_into_64(struct bpf_reg_state *reg)
1370 {
1371         /* special case when 64-bit register has upper 32-bit register
1372          * zeroed. Typically happens after zext or <<32, >>32 sequence
1373          * allowing us to use 32-bit bounds directly,
1374          */
1375         if (tnum_equals_const(tnum_clear_subreg(reg->var_off), 0)) {
1376                 __reg_assign_32_into_64(reg);
1377         } else {
1378                 /* Otherwise the best we can do is push lower 32bit known and
1379                  * unknown bits into register (var_off set from jmp logic)
1380                  * then learn as much as possible from the 64-bit tnum
1381                  * known and unknown bits. The previous smin/smax bounds are
1382                  * invalid here because of jmp32 compare so mark them unknown
1383                  * so they do not impact tnum bounds calculation.
1384                  */
1385                 __mark_reg64_unbounded(reg);
1386                 __update_reg_bounds(reg);
1387         }
1388
1389         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
1390          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
1391          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
1392          */
1393         __reg_deduce_bounds(reg);
1394         __reg_bound_offset(reg);
1395         __update_reg_bounds(reg);
1396 }
1397
1398 static bool __reg64_bound_s32(s64 a)
1399 {
1400         return a > S32_MIN && a < S32_MAX;
1401 }
1402
1403 static bool __reg64_bound_u32(u64 a)
1404 {
1405         return a > U32_MIN && a < U32_MAX;
1406 }
1407
1408 static void __reg_combine_64_into_32(struct bpf_reg_state *reg)
1409 {
1410         __mark_reg32_unbounded(reg);
1411
1412         if (__reg64_bound_s32(reg->smin_value) && __reg64_bound_s32(reg->smax_value)) {
1413                 reg->s32_min_value = (s32)reg->smin_value;
1414                 reg->s32_max_value = (s32)reg->smax_value;
1415         }
1416         if (__reg64_bound_u32(reg->umin_value) && __reg64_bound_u32(reg->umax_value)) {
1417                 reg->u32_min_value = (u32)reg->umin_value;
1418                 reg->u32_max_value = (u32)reg->umax_value;
1419         }
1420
1421         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
1422          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
1423          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
1424          */
1425         __reg_deduce_bounds(reg);
1426         __reg_bound_offset(reg);
1427         __update_reg_bounds(reg);
1428 }
1429
1430 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
1431 static void __mark_reg_unknown(const struct bpf_verifier_env *env,
1432                                struct bpf_reg_state *reg)
1433 {
1434         /*
1435          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
1436          * padding between 'type' and union
1437          */
1438         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
1439         reg->type = SCALAR_VALUE;
1440         reg->var_off = tnum_unknown;
1441         reg->frameno = 0;
1442         reg->precise = env->subprog_cnt > 1 || !env->bpf_capable;
1443         __mark_reg_unbounded(reg);
1444 }
1445
1446 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1447                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1448 {
1449         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1450                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
1451                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1452                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1453                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1454                 return;
1455         }
1456         __mark_reg_unknown(env, regs + regno);
1457 }
1458
1459 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
1460                                 struct bpf_reg_state *reg)
1461 {
1462         __mark_reg_unknown(env, reg);
1463         reg->type = NOT_INIT;
1464 }
1465
1466 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
1467                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1468 {
1469         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1470                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
1471                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1472                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1473                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1474                 return;
1475         }
1476         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1477 }
1478
1479 static void mark_btf_ld_reg(struct bpf_verifier_env *env,
1480                             struct bpf_reg_state *regs, u32 regno,
1481                             enum bpf_reg_type reg_type,
1482                             struct btf *btf, u32 btf_id)
1483 {
1484         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
1485                 mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1486                 return;
1487         }
1488         mark_reg_known_zero(env, regs, regno);
1489         regs[regno].type = PTR_TO_BTF_ID;
1490         regs[regno].btf = btf;
1491         regs[regno].btf_id = btf_id;
1492 }
1493
1494 #define DEF_NOT_SUBREG  (0)
1495 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
1496                            struct bpf_func_state *state)
1497 {
1498         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1499         int i;
1500
1501         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
1502                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
1503                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
1504                 regs[i].parent = NULL;
1505                 regs[i].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1506         }
1507
1508         /* frame pointer */
1509         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
1510         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
1511         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
1512 }
1513
1514 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1515 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1516                             struct bpf_func_state *state,
1517                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1518 {
1519         state->callsite = callsite;
1520         state->frameno = frameno;
1521         state->subprogno = subprogno;
1522         init_reg_state(env, state);
1523 }
1524
1525 enum reg_arg_type {
1526         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1527         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1528         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1529 };
1530
1531 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1532 {
1533         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1534                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1535 }
1536
1537 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1538 {
1539         struct bpf_subprog_info *p;
1540
1541         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1542                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1543         if (!p)
1544                 return -ENOENT;
1545         return p - env->subprog_info;
1546
1547 }
1548
1549 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1550 {
1551         int insn_cnt = env->prog->len;
1552         int ret;
1553
1554         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1555                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1556                 return -EINVAL;
1557         }
1558         ret = find_subprog(env, off);
1559         if (ret >= 0)
1560                 return ret;
1561         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1562                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1563                 return -E2BIG;
1564         }
1565         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1566         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1567         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1568              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1569         return env->subprog_cnt - 1;
1570 }
1571
1572 struct bpf_kfunc_desc {
1573         struct btf_func_model func_model;
1574         u32 func_id;
1575         s32 imm;
1576 };
1577
1578 #define MAX_KFUNC_DESCS 256
1579 struct bpf_kfunc_desc_tab {
1580         struct bpf_kfunc_desc descs[MAX_KFUNC_DESCS];
1581         u32 nr_descs;
1582 };
1583
1584 static int kfunc_desc_cmp_by_id(const void *a, const void *b)
1585 {
1586         const struct bpf_kfunc_desc *d0 = a;
1587         const struct bpf_kfunc_desc *d1 = b;
1588
1589         /* func_id is not greater than BTF_MAX_TYPE */
1590         return d0->func_id - d1->func_id;
1591 }
1592
1593 static const struct bpf_kfunc_desc *
1594 find_kfunc_desc(const struct bpf_prog *prog, u32 func_id)
1595 {
1596         struct bpf_kfunc_desc desc = {
1597                 .func_id = func_id,
1598         };
1599         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1600
1601         tab = prog->aux->kfunc_tab;
1602         return bsearch(&desc, tab->descs, tab->nr_descs,
1603                        sizeof(tab->descs[0]), kfunc_desc_cmp_by_id);
1604 }
1605
1606 static int add_kfunc_call(struct bpf_verifier_env *env, u32 func_id)
1607 {
1608         const struct btf_type *func, *func_proto;
1609         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1610         struct bpf_prog_aux *prog_aux;
1611         struct bpf_kfunc_desc *desc;
1612         const char *func_name;
1613         unsigned long addr;
1614         int err;
1615
1616         prog_aux = env->prog->aux;
1617         tab = prog_aux->kfunc_tab;
1618         if (!tab) {
1619                 if (!btf_vmlinux) {
1620                         verbose(env, "calling kernel function is not supported without CONFIG_DEBUG_INFO_BTF\n");
1621                         return -ENOTSUPP;
1622                 }
1623
1624                 if (!env->prog->jit_requested) {
1625                         verbose(env, "JIT is required for calling kernel function\n");
1626                         return -ENOTSUPP;
1627                 }
1628
1629                 if (!bpf_jit_supports_kfunc_call()) {
1630                         verbose(env, "JIT does not support calling kernel function\n");
1631                         return -ENOTSUPP;
1632                 }
1633
1634                 if (!env->prog->gpl_compatible) {
1635                         verbose(env, "cannot call kernel function from non-GPL compatible program\n");
1636                         return -EINVAL;
1637                 }
1638
1639                 tab = kzalloc(sizeof(*tab), GFP_KERNEL);
1640                 if (!tab)
1641                         return -ENOMEM;
1642                 prog_aux->kfunc_tab = tab;
1643         }
1644
1645         if (find_kfunc_desc(env->prog, func_id))
1646                 return 0;
1647
1648         if (tab->nr_descs == MAX_KFUNC_DESCS) {
1649                 verbose(env, "too many different kernel function calls\n");
1650                 return -E2BIG;
1651         }
1652
1653         func = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func_id);
1654         if (!func || !btf_type_is_func(func)) {
1655                 verbose(env, "kernel btf_id %u is not a function\n",
1656                         func_id);
1657                 return -EINVAL;
1658         }
1659         func_proto = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func->type);
1660         if (!func_proto || !btf_type_is_func_proto(func_proto)) {
1661                 verbose(env, "kernel function btf_id %u does not have a valid func_proto\n",
1662                         func_id);
1663                 return -EINVAL;
1664         }
1665
1666         func_name = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, func->name_off);
1667         addr = kallsyms_lookup_name(func_name);
1668         if (!addr) {
1669                 verbose(env, "cannot find address for kernel function %s\n",
1670                         func_name);
1671                 return -EINVAL;
1672         }
1673
1674         desc = &tab->descs[tab->nr_descs++];
1675         desc->func_id = func_id;
1676         desc->imm = BPF_CAST_CALL(addr) - __bpf_call_base;
1677         err = btf_distill_func_proto(&env->log, btf_vmlinux,
1678                                      func_proto, func_name,
1679                                      &desc->func_model);
1680         if (!err)
1681                 sort(tab->descs, tab->nr_descs, sizeof(tab->descs[0]),
1682                      kfunc_desc_cmp_by_id, NULL);
1683         return err;
1684 }
1685
1686 static int kfunc_desc_cmp_by_imm(const void *a, const void *b)
1687 {
1688         const struct bpf_kfunc_desc *d0 = a;
1689         const struct bpf_kfunc_desc *d1 = b;
1690
1691         if (d0->imm > d1->imm)
1692                 return 1;
1693         else if (d0->imm < d1->imm)
1694                 return -1;
1695         return 0;
1696 }
1697
1698 static void sort_kfunc_descs_by_imm(struct bpf_prog *prog)
1699 {
1700         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1701
1702         tab = prog->aux->kfunc_tab;
1703         if (!tab)
1704                 return;
1705
1706         sort(tab->descs, tab->nr_descs, sizeof(tab->descs[0]),
1707              kfunc_desc_cmp_by_imm, NULL);
1708 }
1709
1710 bool bpf_prog_has_kfunc_call(const struct bpf_prog *prog)
1711 {
1712         return !!prog->aux->kfunc_tab;
1713 }
1714
1715 const struct btf_func_model *
1716 bpf_jit_find_kfunc_model(const struct bpf_prog *prog,
1717                          const struct bpf_insn *insn)
1718 {
1719         const struct bpf_kfunc_desc desc = {
1720                 .imm = insn->imm,
1721         };
1722         const struct bpf_kfunc_desc *res;
1723         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1724
1725         tab = prog->aux->kfunc_tab;
1726         res = bsearch(&desc, tab->descs, tab->nr_descs,
1727                       sizeof(tab->descs[0]), kfunc_desc_cmp_by_imm);
1728
1729         return res ? &res->func_model : NULL;
1730 }
1731
1732 static int add_subprog_and_kfunc(struct bpf_verifier_env *env)
1733 {
1734         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1735         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1736         int i, ret, insn_cnt = env->prog->len;
1737
1738         /* Add entry function. */
1739         ret = add_subprog(env, 0);
1740         if (ret)
1741                 return ret;
1742
1743         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
1744                 if (!bpf_pseudo_func(insn) && !bpf_pseudo_call(insn) &&
1745                     !bpf_pseudo_kfunc_call(insn))
1746                         continue;
1747
1748                 if (!env->bpf_capable) {
1749                         verbose(env, "loading/calling other bpf or kernel functions are allowed for CAP_BPF and CAP_SYS_ADMIN\n");
1750                         return -EPERM;
1751                 }
1752
1753                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
1754                         ret = add_subprog(env, i + insn->imm + 1);
1755                         if (ret >= 0)
1756                                 /* remember subprog */
1757                                 insn[1].imm = ret;
1758                 } else if (bpf_pseudo_call(insn)) {
1759                         ret = add_subprog(env, i + insn->imm + 1);
1760                 } else {
1761                         ret = add_kfunc_call(env, insn->imm);
1762                 }
1763
1764                 if (ret < 0)
1765                         return ret;
1766         }
1767
1768         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1769          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1770          */
1771         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1772
1773         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
1774                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1775                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1776
1777         return 0;
1778 }
1779
1780 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1781 {
1782         int i, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1783         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1784         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1785         int insn_cnt = env->prog->len;
1786
1787         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1788         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1789         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1790         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1791                 u8 code = insn[i].code;
1792
1793                 if (code == (BPF_JMP | BPF_CALL) &&
1794                     insn[i].imm == BPF_FUNC_tail_call &&
1795                     insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1796                         subprog[cur_subprog].has_tail_call = true;
1797                 if (BPF_CLASS(code) == BPF_LD &&
1798                     (BPF_MODE(code) == BPF_ABS || BPF_MODE(code) == BPF_IND))
1799                         subprog[cur_subprog].has_ld_abs = true;
1800                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP && BPF_CLASS(code) != BPF_JMP32)
1801                         goto next;
1802                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1803                         goto next;
1804                 off = i + insn[i].off + 1;
1805                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1806                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1807                         return -EINVAL;
1808                 }
1809 next:
1810                 if (i == subprog_end - 1) {
1811                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1812                          * the last insn of the subprog should be either exit
1813                          * or unconditional jump back
1814                          */
1815                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1816                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1817                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1818                                 return -EINVAL;
1819                         }
1820                         subprog_start = subprog_end;
1821                         cur_subprog++;
1822                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1823                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1824                 }
1825         }
1826         return 0;
1827 }
1828
1829 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1830  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1831  */
1832 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1833                          const struct bpf_reg_state *state,
1834                          struct bpf_reg_state *parent, u8 flag)
1835 {
1836         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1837         int cnt = 0;
1838
1839         while (parent) {
1840                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1841                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1842                         break;
1843                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1844                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1845                                 reg_type_str[parent->type],
1846                                 parent->var_off.value, parent->off);
1847                         return -EFAULT;
1848                 }
1849                 /* The first condition is more likely to be true than the
1850                  * second, checked it first.
1851                  */
1852                 if ((parent->live & REG_LIVE_READ) == flag ||
1853                     parent->live & REG_LIVE_READ64)
1854                         /* The parentage chain never changes and
1855                          * this parent was already marked as LIVE_READ.
1856                          * There is no need to keep walking the chain again and
1857                          * keep re-marking all parents as LIVE_READ.
1858                          * This case happens when the same register is read
1859                          * multiple times without writes into it in-between.
1860                          * Also, if parent has the stronger REG_LIVE_READ64 set,
1861                          * then no need to set the weak REG_LIVE_READ32.
1862                          */
1863                         break;
1864                 /* ... then we depend on parent's value */
1865                 parent->live |= flag;
1866                 /* REG_LIVE_READ64 overrides REG_LIVE_READ32. */
1867                 if (flag == REG_LIVE_READ64)
1868                         parent->live &= ~REG_LIVE_READ32;
1869                 state = parent;
1870                 parent = state->parent;
1871                 writes = true;
1872                 cnt++;
1873         }
1874
1875         if (env->longest_mark_read_walk < cnt)
1876                 env->longest_mark_read_walk = cnt;
1877         return 0;
1878 }
1879
1880 /* This function is supposed to be used by the following 32-bit optimization
1881  * code only. It returns TRUE if the source or destination register operates
1882  * on 64-bit, otherwise return FALSE.
1883  */
1884 static bool is_reg64(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
1885                      u32 regno, struct bpf_reg_state *reg, enum reg_arg_type t)
1886 {
1887         u8 code, class, op;
1888
1889         code = insn->code;
1890         class = BPF_CLASS(code);
1891         op = BPF_OP(code);
1892         if (class == BPF_JMP) {
1893                 /* BPF_EXIT for "main" will reach here. Return TRUE
1894                  * conservatively.
1895                  */
1896                 if (op == BPF_EXIT)
1897                         return true;
1898                 if (op == BPF_CALL) {
1899                         /* BPF to BPF call will reach here because of marking
1900                          * caller saved clobber with DST_OP_NO_MARK for which we
1901                          * don't care the register def because they are anyway
1902                          * marked as NOT_INIT already.
1903                          */
1904                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1905                                 return false;
1906                         /* Helper call will reach here because of arg type
1907                          * check, conservatively return TRUE.
1908                          */
1909                         if (t == SRC_OP)
1910                                 return true;
1911
1912                         return false;
1913                 }
1914         }
1915
1916         if (class == BPF_ALU64 || class == BPF_JMP ||
1917             /* BPF_END always use BPF_ALU class. */
1918             (class == BPF_ALU && op == BPF_END && insn->imm == 64))
1919                 return true;
1920
1921         if (class == BPF_ALU || class == BPF_JMP32)
1922                 return false;
1923
1924         if (class == BPF_LDX) {
1925                 if (t != SRC_OP)
1926                         return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1927                 /* LDX source must be ptr. */
1928                 return true;
1929         }
1930
1931         if (class == BPF_STX) {
1932                 /* BPF_STX (including atomic variants) has multiple source
1933                  * operands, one of which is a ptr. Check whether the caller is
1934                  * asking about it.
1935                  */
1936                 if (t == SRC_OP && reg->type != SCALAR_VALUE)
1937                         return true;
1938                 return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1939         }
1940
1941         if (class == BPF_LD) {
1942                 u8 mode = BPF_MODE(code);
1943
1944                 /* LD_IMM64 */
1945                 if (mode == BPF_IMM)
1946                         return true;
1947
1948                 /* Both LD_IND and LD_ABS return 32-bit data. */
1949                 if (t != SRC_OP)
1950                         return  false;
1951
1952                 /* Implicit ctx ptr. */
1953                 if (regno == BPF_REG_6)
1954                         return true;
1955
1956                 /* Explicit source could be any width. */
1957                 return true;
1958         }
1959
1960         if (class == BPF_ST)
1961                 /* The only source register for BPF_ST is a ptr. */
1962                 return true;
1963
1964         /* Conservatively return true at default. */
1965         return true;
1966 }
1967
1968 /* Return the regno defined by the insn, or -1. */
1969 static int insn_def_regno(const struct bpf_insn *insn)
1970 {
1971         switch (BPF_CLASS(insn->code)) {
1972         case BPF_JMP:
1973         case BPF_JMP32:
1974         case BPF_ST:
1975                 return -1;
1976         case BPF_STX:
1977                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ATOMIC &&
1978                     (insn->imm & BPF_FETCH)) {
1979                         if (insn->imm == BPF_CMPXCHG)
1980                                 return BPF_REG_0;
1981                         else
1982                                 return insn->src_reg;
1983                 } else {
1984                         return -1;
1985                 }
1986         default:
1987                 return insn->dst_reg;
1988         }
1989 }
1990
1991 /* Return TRUE if INSN has defined any 32-bit value explicitly. */
1992 static bool insn_has_def32(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1993 {
1994         int dst_reg = insn_def_regno(insn);
1995
1996         if (dst_reg == -1)
1997                 return false;
1998
1999         return !is_reg64(env, insn, dst_reg, NULL, DST_OP);
2000 }
2001
2002 static void mark_insn_zext(struct bpf_verifier_env *env,
2003                            struct bpf_reg_state *reg)
2004 {
2005         s32 def_idx = reg->subreg_def;
2006
2007         if (def_idx == DEF_NOT_SUBREG)
2008                 return;
2009
2010         env->insn_aux_data[def_idx - 1].zext_dst = true;
2011         /* The dst will be zero extended, so won't be sub-register anymore. */
2012         reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
2013 }
2014
2015 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2016                          enum reg_arg_type t)
2017 {
2018         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2019         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2020         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + env->insn_idx;
2021         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
2022         bool rw64;
2023
2024         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
2025                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
2026                 return -EINVAL;
2027         }
2028
2029         reg = &regs[regno];
2030         rw64 = is_reg64(env, insn, regno, reg, t);
2031         if (t == SRC_OP) {
2032                 /* check whether register used as source operand can be read */
2033                 if (reg->type == NOT_INIT) {
2034                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
2035                         return -EACCES;
2036                 }
2037                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
2038                 if (regno == BPF_REG_FP)
2039                         return 0;
2040
2041                 if (rw64)
2042                         mark_insn_zext(env, reg);
2043
2044                 return mark_reg_read(env, reg, reg->parent,
2045                                      rw64 ? REG_LIVE_READ64 : REG_LIVE_READ32);
2046         } else {
2047                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
2048                 if (regno == BPF_REG_FP) {
2049                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
2050                         return -EACCES;
2051                 }
2052                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2053                 reg->subreg_def = rw64 ? DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
2054                 if (t == DST_OP)
2055                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
2056         }
2057         return 0;
2058 }
2059
2060 /* for any branch, call, exit record the history of jmps in the given state */
2061 static int push_jmp_history(struct bpf_verifier_env *env,
2062                             struct bpf_verifier_state *cur)
2063 {
2064         u32 cnt = cur->jmp_history_cnt;
2065         struct bpf_idx_pair *p;
2066
2067         cnt++;
2068         p = krealloc(cur->jmp_history, cnt * sizeof(*p), GFP_USER);
2069         if (!p)
2070                 return -ENOMEM;
2071         p[cnt - 1].idx = env->insn_idx;
2072         p[cnt - 1].prev_idx = env->prev_insn_idx;
2073         cur->jmp_history = p;
2074         cur->jmp_history_cnt = cnt;
2075         return 0;
2076 }
2077
2078 /* Backtrack one insn at a time. If idx is not at the top of recorded
2079  * history then previous instruction came from straight line execution.
2080  */
2081 static int get_prev_insn_idx(struct bpf_verifier_state *st, int i,
2082                              u32 *history)
2083 {
2084         u32 cnt = *history;
2085
2086         if (cnt && st->jmp_history[cnt - 1].idx == i) {
2087                 i = st->jmp_history[cnt - 1].prev_idx;
2088                 (*history)--;
2089         } else {
2090                 i--;
2091         }
2092         return i;
2093 }
2094
2095 static const char *disasm_kfunc_name(void *data, const struct bpf_insn *insn)
2096 {
2097         const struct btf_type *func;
2098
2099         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL)
2100                 return NULL;
2101
2102         func = btf_type_by_id(btf_vmlinux, insn->imm);
2103         return btf_name_by_offset(btf_vmlinux, func->name_off);
2104 }
2105
2106 /* For given verifier state backtrack_insn() is called from the last insn to
2107  * the first insn. Its purpose is to compute a bitmask of registers and
2108  * stack slots that needs precision in the parent verifier state.
2109  */
2110 static int backtrack_insn(struct bpf_verifier_env *env, int idx,
2111                           u32 *reg_mask, u64 *stack_mask)
2112 {
2113         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
2114                 .cb_call        = disasm_kfunc_name,
2115                 .cb_print       = verbose,
2116                 .private_data   = env,
2117         };
2118         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + idx;
2119         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
2120         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2121         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
2122         u32 dreg = 1u << insn->dst_reg;
2123         u32 sreg = 1u << insn->src_reg;
2124         u32 spi;
2125
2126         if (insn->code == 0)
2127                 return 0;
2128         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
2129                 verbose(env, "regs=%x stack=%llx before ", *reg_mask, *stack_mask);
2130                 verbose(env, "%d: ", idx);
2131                 print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
2132         }
2133
2134         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
2135                 if (!(*reg_mask & dreg))
2136                         return 0;
2137                 if (opcode == BPF_MOV) {
2138                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2139                                 /* dreg = sreg
2140                                  * dreg needs precision after this insn
2141                                  * sreg needs precision before this insn
2142                                  */
2143                                 *reg_mask &= ~dreg;
2144                                 *reg_mask |= sreg;
2145                         } else {
2146                                 /* dreg = K
2147                                  * dreg needs precision after this insn.
2148                                  * Corresponding register is already marked
2149                                  * as precise=true in this verifier state.
2150                                  * No further markings in parent are necessary
2151                                  */
2152                                 *reg_mask &= ~dreg;
2153                         }
2154                 } else {
2155                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2156                                 /* dreg += sreg
2157                                  * both dreg and sreg need precision
2158                                  * before this insn
2159                                  */
2160                                 *reg_mask |= sreg;
2161                         } /* else dreg += K
2162                            * dreg still needs precision before this insn
2163                            */
2164                 }
2165         } else if (class == BPF_LDX) {
2166                 if (!(*reg_mask & dreg))
2167                         return 0;
2168                 *reg_mask &= ~dreg;
2169
2170                 /* scalars can only be spilled into stack w/o losing precision.
2171                  * Load from any other memory can be zero extended.
2172                  * The desire to keep that precision is already indicated
2173                  * by 'precise' mark in corresponding register of this state.
2174                  * No further tracking necessary.
2175                  */
2176                 if (insn->src_reg != BPF_REG_FP)
2177                         return 0;
2178                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
2179                         return 0;
2180
2181                 /* dreg = *(u64 *)[fp - off] was a fill from the stack.
2182                  * that [fp - off] slot contains scalar that needs to be
2183                  * tracked with precision
2184                  */
2185                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
2186                 if (spi >= 64) {
2187                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
2188                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2189                         return -EFAULT;
2190                 }
2191                 *stack_mask |= 1ull << spi;
2192         } else if (class == BPF_STX || class == BPF_ST) {
2193                 if (*reg_mask & dreg)
2194                         /* stx & st shouldn't be using _scalar_ dst_reg
2195                          * to access memory. It means backtracking
2196                          * encountered a case of pointer subtraction.
2197                          */
2198                         return -ENOTSUPP;
2199                 /* scalars can only be spilled into stack */
2200                 if (insn->dst_reg != BPF_REG_FP)
2201                         return 0;
2202                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
2203                         return 0;
2204                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
2205                 if (spi >= 64) {
2206                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
2207                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2208                         return -EFAULT;
2209                 }
2210                 if (!(*stack_mask & (1ull << spi)))
2211                         return 0;
2212                 *stack_mask &= ~(1ull << spi);
2213                 if (class == BPF_STX)
2214                         *reg_mask |= sreg;
2215         } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
2216                 if (opcode == BPF_CALL) {
2217                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
2218                                 return -ENOTSUPP;
2219                         /* regular helper call sets R0 */
2220                         *reg_mask &= ~1;
2221                         if (*reg_mask & 0x3f) {
2222                                 /* if backtracing was looking for registers R1-R5
2223                                  * they should have been found already.
2224                                  */
2225                                 verbose(env, "BUG regs %x\n", *reg_mask);
2226                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2227                                 return -EFAULT;
2228                         }
2229                 } else if (opcode == BPF_EXIT) {
2230                         return -ENOTSUPP;
2231                 }
2232         } else if (class == BPF_LD) {
2233                 if (!(*reg_mask & dreg))
2234                         return 0;
2235                 *reg_mask &= ~dreg;
2236                 /* It's ld_imm64 or ld_abs or ld_ind.
2237                  * For ld_imm64 no further tracking of precision
2238                  * into parent is necessary
2239                  */
2240                 if (mode == BPF_IND || mode == BPF_ABS)
2241                         /* to be analyzed */
2242                         return -ENOTSUPP;
2243         }
2244         return 0;
2245 }
2246
2247 /* the scalar precision tracking algorithm:
2248  * . at the start all registers have precise=false.
2249  * . scalar ranges are tracked as normal through alu and jmp insns.
2250  * . once precise value of the scalar register is used in:
2251  *   .  ptr + scalar alu
2252  *   . if (scalar cond K|scalar)
2253  *   .  helper_call(.., scalar, ...) where ARG_CONST is expected
2254  *   backtrack through the verifier states and mark all registers and
2255  *   stack slots with spilled constants that these scalar regisers
2256  *   should be precise.
2257  * . during state pruning two registers (or spilled stack slots)
2258  *   are equivalent if both are not precise.
2259  *
2260  * Note the verifier cannot simply walk register parentage chain,
2261  * since many different registers and stack slots could have been
2262  * used to compute single precise scalar.
2263  *
2264  * The approach of starting with precise=true for all registers and then
2265  * backtrack to mark a register as not precise when the verifier detects
2266  * that program doesn't care about specific value (e.g., when helper
2267  * takes register as ARG_ANYTHING parameter) is not safe.
2268  *
2269  * It's ok to walk single parentage chain of the verifier states.
2270  * It's possible that this backtracking will go all the way till 1st insn.
2271  * All other branches will be explored for needing precision later.
2272  *
2273  * The backtracking needs to deal with cases like:
2274  *   R8=map_value(id=0,off=0,ks=4,vs=1952,imm=0) R9_w=map_value(id=0,off=40,ks=4,vs=1952,imm=0)
2275  * r9 -= r8
2276  * r5 = r9
2277  * if r5 > 0x79f goto pc+7
2278  *    R5_w=inv(id=0,umax_value=1951,var_off=(0x0; 0x7ff))
2279  * r5 += 1
2280  * ...
2281  * call bpf_perf_event_output#25
2282  *   where .arg5_type = ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO
2283  *
2284  * and this case:
2285  * r6 = 1
2286  * call foo // uses callee's r6 inside to compute r0
2287  * r0 += r6
2288  * if r0 == 0 goto
2289  *
2290  * to track above reg_mask/stack_mask needs to be independent for each frame.
2291  *
2292  * Also if parent's curframe > frame where backtracking started,
2293  * the verifier need to mark registers in both frames, otherwise callees
2294  * may incorrectly prune callers. This is similar to
2295  * commit 7640ead93924 ("bpf: verifier: make sure callees don't prune with caller differences")
2296  *
2297  * For now backtracking falls back into conservative marking.
2298  */
2299 static void mark_all_scalars_precise(struct bpf_verifier_env *env,
2300                                      struct bpf_verifier_state *st)
2301 {
2302         struct bpf_func_state *func;
2303         struct bpf_reg_state *reg;
2304         int i, j;
2305
2306         /* big hammer: mark all scalars precise in this path.
2307          * pop_stack may still get !precise scalars.
2308          */
2309         for (; st; st = st->parent)
2310                 for (i = 0; i <= st->curframe; i++) {
2311                         func = st->frame[i];
2312                         for (j = 0; j < BPF_REG_FP; j++) {
2313                                 reg = &func->regs[j];
2314                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
2315                                         continue;
2316                                 reg->precise = true;
2317                         }
2318                         for (j = 0; j < func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; j++) {
2319                                 if (func->stack[j].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2320                                         continue;
2321                                 reg = &func->stack[j].spilled_ptr;
2322                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
2323                                         continue;
2324                                 reg->precise = true;
2325                         }
2326                 }
2327 }
2328
2329 static int __mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2330                                   int spi)
2331 {
2332         struct bpf_verifier_state *st = env->cur_state;
2333         int first_idx = st->first_insn_idx;
2334         int last_idx = env->insn_idx;
2335         struct bpf_func_state *func;
2336         struct bpf_reg_state *reg;
2337         u32 reg_mask = regno >= 0 ? 1u << regno : 0;
2338         u64 stack_mask = spi >= 0 ? 1ull << spi : 0;
2339         bool skip_first = true;
2340         bool new_marks = false;
2341         int i, err;
2342
2343         if (!env->bpf_capable)
2344                 return 0;
2345
2346         func = st->frame[st->curframe];
2347         if (regno >= 0) {
2348                 reg = &func->regs[regno];
2349                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2350                         WARN_ONCE(1, "backtracing misuse");
2351                         return -EFAULT;
2352                 }
2353                 if (!reg->precise)
2354                         new_marks = true;
2355                 else
2356                         reg_mask = 0;
2357                 reg->precise = true;
2358         }
2359
2360         while (spi >= 0) {
2361                 if (func->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
2362                         stack_mask = 0;
2363                         break;
2364                 }
2365                 reg = &func->stack[spi].spilled_ptr;
2366                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2367                         stack_mask = 0;
2368                         break;
2369                 }
2370                 if (!reg->precise)
2371                         new_marks = true;
2372                 else
2373                         stack_mask = 0;
2374                 reg->precise = true;
2375                 break;
2376         }
2377
2378         if (!new_marks)
2379                 return 0;
2380         if (!reg_mask && !stack_mask)
2381                 return 0;
2382         for (;;) {
2383                 DECLARE_BITMAP(mask, 64);
2384                 u32 history = st->jmp_history_cnt;
2385
2386                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
2387                         verbose(env, "last_idx %d first_idx %d\n", last_idx, first_idx);
2388                 for (i = last_idx;;) {
2389                         if (skip_first) {
2390                                 err = 0;
2391                                 skip_first = false;
2392                         } else {
2393                                 err = backtrack_insn(env, i, &reg_mask, &stack_mask);
2394                         }
2395                         if (err == -ENOTSUPP) {
2396                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
2397                                 return 0;
2398                         } else if (err) {
2399                                 return err;
2400                         }
2401                         if (!reg_mask && !stack_mask)
2402                                 /* Found assignment(s) into tracked register in this state.
2403                                  * Since this state is already marked, just return.
2404                                  * Nothing to be tracked further in the parent state.
2405                                  */
2406                                 return 0;
2407                         if (i == first_idx)
2408                                 break;
2409                         i = get_prev_insn_idx(st, i, &history);
2410                         if (i >= env->prog->len) {
2411                                 /* This can happen if backtracking reached insn 0
2412                                  * and there are still reg_mask or stack_mask
2413                                  * to backtrack.
2414                                  * It means the backtracking missed the spot where
2415                                  * particular register was initialized with a constant.
2416                                  */
2417                                 verbose(env, "BUG backtracking idx %d\n", i);
2418                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2419                                 return -EFAULT;
2420                         }
2421                 }
2422                 st = st->parent;
2423                 if (!st)
2424                         break;
2425
2426                 new_marks = false;
2427                 func = st->frame[st->curframe];
2428                 bitmap_from_u64(mask, reg_mask);
2429                 for_each_set_bit(i, mask, 32) {
2430                         reg = &func->regs[i];
2431                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2432                                 reg_mask &= ~(1u << i);
2433                                 continue;
2434                         }
2435                         if (!reg->precise)
2436                                 new_marks = true;
2437                         reg->precise = true;
2438                 }
2439
2440                 bitmap_from_u64(mask, stack_mask);
2441                 for_each_set_bit(i, mask, 64) {
2442                         if (i >= func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE) {
2443                                 /* the sequence of instructions:
2444                                  * 2: (bf) r3 = r10
2445                                  * 3: (7b) *(u64 *)(r3 -8) = r0
2446                                  * 4: (79) r4 = *(u64 *)(r10 -8)
2447                                  * doesn't contain jmps. It's backtracked
2448                                  * as a single block.
2449                                  * During backtracking insn 3 is not recognized as
2450                                  * stack access, so at the end of backtracking
2451                                  * stack slot fp-8 is still marked in stack_mask.
2452                                  * However the parent state may not have accessed
2453                                  * fp-8 and it's "unallocated" stack space.
2454                                  * In such case fallback to conservative.
2455                                  */
2456                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
2457                                 return 0;
2458                         }
2459
2460                         if (func->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
2461                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
2462                                 continue;
2463                         }
2464                         reg = &func->stack[i].spilled_ptr;
2465                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2466                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
2467                                 continue;
2468                         }
2469                         if (!reg->precise)
2470                                 new_marks = true;
2471                         reg->precise = true;
2472                 }
2473                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
2474                         print_verifier_state(env, func);
2475                         verbose(env, "parent %s regs=%x stack=%llx marks\n",
2476                                 new_marks ? "didn't have" : "already had",
2477                                 reg_mask, stack_mask);
2478                 }
2479
2480                 if (!reg_mask && !stack_mask)
2481                         break;
2482                 if (!new_marks)
2483                         break;
2484
2485                 last_idx = st->last_insn_idx;
2486                 first_idx = st->first_insn_idx;
2487         }
2488         return 0;
2489 }
2490
2491 static int mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2492 {
2493         return __mark_chain_precision(env, regno, -1);
2494 }
2495
2496 static int mark_chain_precision_stack(struct bpf_verifier_env *env, int spi)
2497 {
2498         return __mark_chain_precision(env, -1, spi);
2499 }
2500
2501 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
2502 {
2503         switch (type) {
2504         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2505         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
2506         case PTR_TO_STACK:
2507         case PTR_TO_CTX:
2508         case PTR_TO_PACKET:
2509         case PTR_TO_PACKET_META:
2510         case PTR_TO_PACKET_END:
2511         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
2512         case CONST_PTR_TO_MAP:
2513         case PTR_TO_SOCKET:
2514         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
2515         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2516         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
2517         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2518         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
2519         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2520         case PTR_TO_BTF_ID:
2521         case PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL:
2522         case PTR_TO_RDONLY_BUF:
2523         case PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL:
2524         case PTR_TO_RDWR_BUF:
2525         case PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL:
2526         case PTR_TO_PERCPU_BTF_ID:
2527         case PTR_TO_MEM:
2528         case PTR_TO_MEM_OR_NULL:
2529         case PTR_TO_FUNC:
2530         case PTR_TO_MAP_KEY:
2531                 return true;
2532         default:
2533                 return false;
2534         }
2535 }
2536
2537 /* Does this register contain a constant zero? */
2538 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
2539 {
2540         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
2541 }
2542
2543 static bool register_is_const(struct bpf_reg_state *reg)
2544 {
2545         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off);
2546 }
2547
2548 static bool __is_scalar_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
2549 {
2550         return tnum_is_unknown(reg->var_off) &&
2551                reg->smin_value == S64_MIN && reg->smax_value == S64_MAX &&
2552                reg->umin_value == 0 && reg->umax_value == U64_MAX &&
2553                reg->s32_min_value == S32_MIN && reg->s32_max_value == S32_MAX &&
2554                reg->u32_min_value == 0 && reg->u32_max_value == U32_MAX;
2555 }
2556
2557 static bool register_is_bounded(struct bpf_reg_state *reg)
2558 {
2559         return reg->type == SCALAR_VALUE && !__is_scalar_unbounded(reg);
2560 }
2561
2562 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
2563                                const struct bpf_reg_state *reg)
2564 {
2565         if (allow_ptr_leaks)
2566                 return false;
2567
2568         return reg->type != SCALAR_VALUE;
2569 }
2570
2571 static void save_register_state(struct bpf_func_state *state,
2572                                 int spi, struct bpf_reg_state *reg)
2573 {
2574         int i;
2575
2576         state->stack[spi].spilled_ptr = *reg;
2577         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2578
2579         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2580                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
2581 }
2582
2583 /* check_stack_{read,write}_fixed_off functions track spill/fill of registers,
2584  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
2585  */
2586 static int check_stack_write_fixed_off(struct bpf_verifier_env *env,
2587                                        /* stack frame we're writing to */
2588                                        struct bpf_func_state *state,
2589                                        int off, int size, int value_regno,
2590                                        int insn_idx)
2591 {
2592         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
2593         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
2594         u32 dst_reg = env->prog->insnsi[insn_idx].dst_reg;
2595         struct bpf_reg_state *reg = NULL;
2596
2597         err = grow_stack_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE));
2598         if (err)
2599                 return err;
2600         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
2601          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
2602          */
2603         if (!env->allow_ptr_leaks &&
2604             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
2605             size != BPF_REG_SIZE) {
2606                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
2607                 return -EACCES;
2608         }
2609
2610         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
2611         if (value_regno >= 0)
2612                 reg = &cur->regs[value_regno];
2613         if (!env->bypass_spec_v4) {
2614                 bool sanitize = reg && is_spillable_regtype(reg->type);
2615
2616                 for (i = 0; i < size; i++) {
2617                         if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_INVALID) {
2618                                 sanitize = true;
2619                                 break;
2620                         }
2621                 }
2622
2623                 if (sanitize)
2624                         env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_spill = true;
2625         }
2626
2627         if (reg && size == BPF_REG_SIZE && register_is_bounded(reg) &&
2628             !register_is_null(reg) && env->bpf_capable) {
2629                 if (dst_reg != BPF_REG_FP) {
2630                         /* The backtracking logic can only recognize explicit
2631                          * stack slot address like [fp - 8]. Other spill of
2632                          * scalar via different register has to be conservative.
2633                          * Backtrack from here and mark all registers as precise
2634                          * that contributed into 'reg' being a constant.
2635                          */
2636                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2637                         if (err)
2638                                 return err;
2639                 }
2640                 save_register_state(state, spi, reg);
2641         } else if (reg && is_spillable_regtype(reg->type)) {
2642                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
2643                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2644                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
2645                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
2646                         return -EACCES;
2647                 }
2648                 if (state != cur && reg->type == PTR_TO_STACK) {
2649                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
2650                         return -EINVAL;
2651                 }
2652                 save_register_state(state, spi, reg);
2653         } else {
2654                 u8 type = STACK_MISC;
2655
2656                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
2657                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
2658                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
2659                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
2660                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2661                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
2662
2663                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
2664                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
2665                  * when stack slots are partially written.
2666                  * This heuristic means that read propagation will be
2667                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
2668                  * to stack slots all the way to first state when programs
2669                  * writes+reads less than 8 bytes
2670                  */
2671                 if (size == BPF_REG_SIZE)
2672                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2673
2674                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
2675                 if (reg && register_is_null(reg)) {
2676                         /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
2677                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2678                         if (err)
2679                                 return err;
2680                         type = STACK_ZERO;
2681                 }
2682
2683                 /* Mark slots affected by this stack write. */
2684                 for (i = 0; i < size; i++)
2685                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
2686                                 type;
2687         }
2688         return 0;
2689 }
2690
2691 /* Write the stack: 'stack[ptr_regno + off] = value_regno'. 'ptr_regno' is
2692  * known to contain a variable offset.
2693  * This function checks whether the write is permitted and conservatively
2694  * tracks the effects of the write, considering that each stack slot in the
2695  * dynamic range is potentially written to.
2696  *
2697  * 'off' includes 'regno->off'.
2698  * 'value_regno' can be -1, meaning that an unknown value is being written to
2699  * the stack.
2700  *
2701  * Spilled pointers in range are not marked as written because we don't know
2702  * what's going to be actually written. This means that read propagation for
2703  * future reads cannot be terminated by this write.
2704  *
2705  * For privileged programs, uninitialized stack slots are considered
2706  * initialized by this write (even though we don't know exactly what offsets
2707  * are going to be written to). The idea is that we don't want the verifier to
2708  * reject future reads that access slots written to through variable offsets.
2709  */
2710 static int check_stack_write_var_off(struct bpf_verifier_env *env,
2711                                      /* func where register points to */
2712                                      struct bpf_func_state *state,
2713                                      int ptr_regno, int off, int size,
2714                                      int value_regno, int insn_idx)
2715 {
2716         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
2717         int min_off, max_off;
2718         int i, err;
2719         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, *value_reg = NULL;
2720         bool writing_zero = false;
2721         /* set if the fact that we're writing a zero is used to let any
2722          * stack slots remain STACK_ZERO
2723          */
2724         bool zero_used = false;
2725
2726         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
2727         ptr_reg = &cur->regs[ptr_regno];
2728         min_off = ptr_reg->smin_value + off;
2729         max_off = ptr_reg->smax_value + off + size;
2730         if (value_regno >= 0)
2731                 value_reg = &cur->regs[value_regno];
2732         if (value_reg && register_is_null(value_reg))
2733                 writing_zero = true;
2734
2735         err = grow_stack_state(state, round_up(-min_off, BPF_REG_SIZE));
2736         if (err)
2737                 return err;
2738
2739
2740         /* Variable offset writes destroy any spilled pointers in range. */
2741         for (i = min_off; i < max_off; i++) {
2742                 u8 new_type, *stype;
2743                 int slot, spi;
2744
2745                 slot = -i - 1;
2746                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2747                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
2748
2749                 if (!env->allow_ptr_leaks
2750                                 && *stype != NOT_INIT
2751                                 && *stype != SCALAR_VALUE) {
2752                         /* Reject the write if there's are spilled pointers in
2753                          * range. If we didn't reject here, the ptr status
2754                          * would be erased below (even though not all slots are
2755                          * actually overwritten), possibly opening the door to
2756                          * leaks.
2757                          */
2758                         verbose(env, "spilled ptr in range of var-offset stack write; insn %d, ptr off: %d",
2759                                 insn_idx, i);
2760                         return -EINVAL;
2761                 }
2762
2763                 /* Erase all spilled pointers. */
2764                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
2765
2766                 /* Update the slot type. */
2767                 new_type = STACK_MISC;
2768                 if (writing_zero && *stype == STACK_ZERO) {
2769                         new_type = STACK_ZERO;
2770                         zero_used = true;
2771                 }
2772                 /* If the slot is STACK_INVALID, we check whether it's OK to
2773                  * pretend that it will be initialized by this write. The slot
2774                  * might not actually be written to, and so if we mark it as
2775                  * initialized future reads might leak uninitialized memory.
2776                  * For privileged programs, we will accept such reads to slots
2777                  * that may or may not be written because, if we're reject
2778                  * them, the error would be too confusing.
2779                  */
2780                 if (*stype == STACK_INVALID && !env->allow_uninit_stack) {
2781                         verbose(env, "uninit stack in range of var-offset write prohibited for !root; insn %d, off: %d",
2782                                         insn_idx, i);
2783                         return -EINVAL;
2784                 }
2785                 *stype = new_type;
2786         }
2787         if (zero_used) {
2788                 /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
2789                 err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2790                 if (err)
2791                         return err;
2792         }
2793         return 0;
2794 }
2795
2796 /* When register 'dst_regno' is assigned some values from stack[min_off,
2797  * max_off), we set the register's type according to the types of the
2798  * respective stack slots. If all the stack values are known to be zeros, then
2799  * so is the destination reg. Otherwise, the register is considered to be
2800  * SCALAR. This function does not deal with register filling; the caller must
2801  * ensure that all spilled registers in the stack range have been marked as
2802  * read.
2803  */
2804 static void mark_reg_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
2805                                 /* func where src register points to */
2806                                 struct bpf_func_state *ptr_state,
2807                                 int min_off, int max_off, int dst_regno)
2808 {
2809         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2810         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2811         int i, slot, spi;
2812         u8 *stype;
2813         int zeros = 0;
2814
2815         for (i = min_off; i < max_off; i++) {
2816                 slot = -i - 1;
2817                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2818                 stype = ptr_state->stack[spi].slot_type;
2819                 if (stype[slot % BPF_REG_SIZE] != STACK_ZERO)
2820                         break;
2821                 zeros++;
2822         }
2823         if (zeros == max_off - min_off) {
2824                 /* any access_size read into register is zero extended,
2825                  * so the whole register == const_zero
2826                  */
2827                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[dst_regno]);
2828                 /* backtracking doesn't support STACK_ZERO yet,
2829                  * so mark it precise here, so that later
2830                  * backtracking can stop here.
2831                  * Backtracking may not need this if this register
2832                  * doesn't participate in pointer adjustment.
2833                  * Forward propagation of precise flag is not
2834                  * necessary either. This mark is only to stop
2835                  * backtracking. Any register that contributed
2836                  * to const 0 was marked precise before spill.
2837                  */
2838                 state->regs[dst_regno].precise = true;
2839         } else {
2840                 /* have read misc data from the stack */
2841                 mark_reg_unknown(env, state->regs, dst_regno);
2842         }
2843         state->regs[dst_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2844 }
2845
2846 /* Read the stack at 'off' and put the results into the register indicated by
2847  * 'dst_regno'. It handles reg filling if the addressed stack slot is a
2848  * spilled reg.
2849  *
2850  * 'dst_regno' can be -1, meaning that the read value is not going to a
2851  * register.
2852  *
2853  * The access is assumed to be within the current stack bounds.
2854  */
2855 static int check_stack_read_fixed_off(struct bpf_verifier_env *env,
2856                                       /* func where src register points to */
2857                                       struct bpf_func_state *reg_state,
2858                                       int off, int size, int dst_regno)
2859 {
2860         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2861         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2862         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2863         struct bpf_reg_state *reg;
2864         u8 *stype;
2865
2866         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
2867         reg = &reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
2868
2869         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
2870                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2871                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2872                                 verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
2873                                 verbose(env, "invalid size of register fill\n");
2874                                 return -EACCES;
2875                         }
2876                         if (dst_regno >= 0) {
2877                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, dst_regno);
2878                                 state->regs[dst_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2879                         }
2880                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2881                         return 0;
2882                 }
2883                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
2884                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
2885                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
2886                                 return -EACCES;
2887                         }
2888                 }
2889
2890                 if (dst_regno >= 0) {
2891                         /* restore register state from stack */
2892                         state->regs[dst_regno] = *reg;
2893                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
2894                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
2895                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
2896                          */
2897                         state->regs[dst_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2898                 } else if (__is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg)) {
2899                         /* If dst_regno==-1, the caller is asking us whether
2900                          * it is acceptable to use this value as a SCALAR_VALUE
2901                          * (e.g. for XADD).
2902                          * We must not allow unprivileged callers to do that
2903                          * with spilled pointers.
2904                          */
2905                         verbose(env, "leaking pointer from stack off %d\n",
2906                                 off);
2907                         return -EACCES;
2908                 }
2909                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2910         } else {
2911                 u8 type;
2912
2913                 for (i = 0; i < size; i++) {
2914                         type = stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE];
2915                         if (type == STACK_MISC)
2916                                 continue;
2917                         if (type == STACK_ZERO)
2918                                 continue;
2919                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
2920                                 off, i, size);
2921                         return -EACCES;
2922                 }
2923                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2924                 if (dst_regno >= 0)
2925                         mark_reg_stack_read(env, reg_state, off, off + size, dst_regno);
2926         }
2927         return 0;
2928 }
2929
2930 enum stack_access_src {
2931         ACCESS_DIRECT = 1,  /* the access is performed by an instruction */
2932         ACCESS_HELPER = 2,  /* the access is performed by a helper */
2933 };
2934
2935 static int check_stack_range_initialized(struct bpf_verifier_env *env,
2936                                          int regno, int off, int access_size,
2937                                          bool zero_size_allowed,
2938                                          enum stack_access_src type,
2939                                          struct bpf_call_arg_meta *meta);
2940
2941 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2942 {
2943         return cur_regs(env) + regno;
2944 }
2945
2946 /* Read the stack at 'ptr_regno + off' and put the result into the register
2947  * 'dst_regno'.
2948  * 'off' includes the pointer register's fixed offset(i.e. 'ptr_regno.off'),
2949  * but not its variable offset.
2950  * 'size' is assumed to be <= reg size and the access is assumed to be aligned.
2951  *
2952  * As opposed to check_stack_read_fixed_off, this function doesn't deal with
2953  * filling registers (i.e. reads of spilled register cannot be detected when
2954  * the offset is not fixed). We conservatively mark 'dst_regno' as containing
2955  * SCALAR_VALUE. That's why we assert that the 'ptr_regno' has a variable
2956  * offset; for a fixed offset check_stack_read_fixed_off should be used
2957  * instead.
2958  */
2959 static int check_stack_read_var_off(struct bpf_verifier_env *env,
2960                                     int ptr_regno, int off, int size, int dst_regno)
2961 {
2962         /* The state of the source register. */
2963         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, ptr_regno);
2964         struct bpf_func_state *ptr_state = func(env, reg);
2965         int err;
2966         int min_off, max_off;
2967
2968         /* Note that we pass a NULL meta, so raw access will not be permitted.
2969          */
2970         err = check_stack_range_initialized(env, ptr_regno, off, size,
2971                                             false, ACCESS_DIRECT, NULL);
2972         if (err)
2973                 return err;
2974
2975         min_off = reg->smin_value + off;
2976         max_off = reg->smax_value + off;
2977         mark_reg_stack_read(env, ptr_state, min_off, max_off + size, dst_regno);
2978         return 0;
2979 }
2980
2981 /* check_stack_read dispatches to check_stack_read_fixed_off or
2982  * check_stack_read_var_off.
2983  *
2984  * The caller must ensure that the offset falls within the allocated stack
2985  * bounds.
2986  *
2987  * 'dst_regno' is a register which will receive the value from the stack. It
2988  * can be -1, meaning that the read value is not going to a register.
2989  */
2990 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
2991                             int ptr_regno, int off, int size,
2992                             int dst_regno)
2993 {
2994         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, ptr_regno);
2995         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
2996         int err;
2997         /* Some accesses are only permitted with a static offset. */
2998         bool var_off = !tnum_is_const(reg->var_off);
2999
3000         /* The offset is required to be static when reads don't go to a
3001          * register, in order to not leak pointers (see
3002          * check_stack_read_fixed_off).
3003          */
3004         if (dst_regno < 0 && var_off) {
3005                 char tn_buf[48];
3006
3007                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3008                 verbose(env, "variable offset stack pointer cannot be passed into helper function; var_off=%s off=%d size=%d\n",
3009                         tn_buf, off, size);
3010                 return -EACCES;
3011         }
3012         /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for simplicity
3013          * since it requires corresponding support in Spectre masking for stack
3014          * ALU. See also retrieve_ptr_limit().
3015          */
3016         if (!env->bypass_spec_v1 && var_off) {
3017                 char tn_buf[48];
3018
3019                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3020                 verbose(env, "R%d variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
3021                                 ptr_regno, tn_buf);
3022                 return -EACCES;
3023         }
3024
3025         if (!var_off) {
3026                 off += reg->var_off.value;
3027                 err = check_stack_read_fixed_off(env, state, off, size,
3028                                                  dst_regno);
3029         } else {
3030                 /* Variable offset stack reads need more conservative handling
3031                  * than fixed offset ones. Note that dst_regno >= 0 on this
3032                  * branch.
3033                  */
3034                 err = check_stack_read_var_off(env, ptr_regno, off, size,
3035                                                dst_regno);
3036         }
3037         return err;
3038 }
3039
3040
3041 /* check_stack_write dispatches to check_stack_write_fixed_off or
3042  * check_stack_write_var_off.
3043  *
3044  * 'ptr_regno' is the register used as a pointer into the stack.
3045  * 'off' includes 'ptr_regno->off', but not its variable offset (if any).
3046  * 'value_regno' is the register whose value we're writing to the stack. It can
3047  * be -1, meaning that we're not writing from a register.
3048  *
3049  * The caller must ensure that the offset falls within the maximum stack size.
3050  */
3051 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
3052                              int ptr_regno, int off, int size,
3053                              int value_regno, int insn_idx)
3054 {
3055         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, ptr_regno);
3056         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
3057         int err;
3058
3059         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3060                 off += reg->var_off.value;
3061                 err = check_stack_write_fixed_off(env, state, off, size,
3062                                                   value_regno, insn_idx);
3063         } else {
3064                 /* Variable offset stack reads need more conservative handling
3065                  * than fixed offset ones.
3066                  */
3067                 err = check_stack_write_var_off(env, state,
3068                                                 ptr_regno, off, size,
3069                                                 value_regno, insn_idx);
3070         }
3071         return err;
3072 }
3073
3074 static int check_map_access_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3075                                  int off, int size, enum bpf_access_type type)
3076 {
3077         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3078         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
3079         u32 cap = bpf_map_flags_to_cap(map);
3080
3081         if (type == BPF_WRITE && !(cap & BPF_MAP_CAN_WRITE)) {
3082                 verbose(env, "write into map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
3083                         map->value_size, off, size);
3084                 return -EACCES;
3085         }
3086
3087         if (type == BPF_READ && !(cap & BPF_MAP_CAN_READ)) {
3088                 verbose(env, "read from map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
3089                         map->value_size, off, size);
3090                 return -EACCES;
3091         }
3092
3093         return 0;
3094 }
3095
3096 /* check read/write into memory region (e.g., map value, ringbuf sample, etc) */
3097 static int __check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3098                               int off, int size, u32 mem_size,
3099                               bool zero_size_allowed)
3100 {
3101         bool size_ok = size > 0 || (size == 0 && zero_size_allowed);
3102         struct bpf_reg_state *reg;
3103
3104         if (off >= 0 && size_ok && (u64)off + size <= mem_size)
3105                 return 0;
3106
3107         reg = &cur_regs(env)[regno];
3108         switch (reg->type) {
3109         case PTR_TO_MAP_KEY:
3110                 verbose(env, "invalid access to map key, key_size=%d off=%d size=%d\n",
3111                         mem_size, off, size);
3112                 break;
3113         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3114                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
3115                         mem_size, off, size);
3116                 break;
3117         case PTR_TO_PACKET:
3118         case PTR_TO_PACKET_META:
3119         case PTR_TO_PACKET_END:
3120                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
3121                         off, size, regno, reg->id, off, mem_size);
3122                 break;
3123         case PTR_TO_MEM:
3124         default:
3125                 verbose(env, "invalid access to memory, mem_size=%u off=%d size=%d\n",
3126                         mem_size, off, size);
3127         }
3128
3129         return -EACCES;
3130 }
3131
3132 /* check read/write into a memory region with possible variable offset */
3133 static int check_mem_region_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3134                                    int off, int size, u32 mem_size,
3135                                    bool zero_size_allowed)
3136 {
3137         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3138         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3139         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
3140         int err;
3141
3142         /* We may have adjusted the register pointing to memory region, so we
3143          * need to try adding each of min_value and max_value to off
3144          * to make sure our theoretical access will be safe.
3145          */
3146         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
3147                 print_verifier_state(env, state);
3148
3149         /* The minimum value is only important with signed
3150          * comparisons where we can't assume the floor of a
3151          * value is 0.  If we are using signed variables for our
3152          * index'es we need to make sure that whatever we use
3153          * will have a set floor within our range.
3154          */
3155         if (reg->smin_value < 0 &&
3156             (reg->smin_value == S64_MIN ||
3157              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
3158               reg->smin_value + off < 0)) {
3159                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
3160                         regno);
3161                 return -EACCES;
3162         }
3163         err = __check_mem_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
3164                                  mem_size, zero_size_allowed);
3165         if (err) {
3166                 verbose(env, "R%d min value is outside of the allowed memory range\n",
3167                         regno);
3168                 return err;
3169         }
3170
3171         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
3172          * sure we won't do bad things.
3173          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
3174          */
3175         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
3176                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any such access\n",
3177                         regno);
3178                 return -EACCES;
3179         }
3180         err = __check_mem_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
3181                                  mem_size, zero_size_allowed);
3182         if (err) {
3183                 verbose(env, "R%d max value is outside of the allowed memory range\n",
3184                         regno);
3185                 return err;
3186         }
3187
3188         return 0;
3189 }
3190
3191 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
3192 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3193                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
3194 {
3195         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3196         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3197         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
3198         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3199         int err;
3200
3201         err = check_mem_region_access(env, regno, off, size, map->value_size,
3202                                       zero_size_allowed);
3203         if (err)
3204                 return err;
3205
3206         if (map_value_has_spin_lock(map)) {
3207                 u32 lock = map->spin_lock_off;
3208
3209                 /* if any part of struct bpf_spin_lock can be touched by
3210                  * load/store reject this program.
3211                  * To check that [x1, x2) overlaps with [y1, y2)
3212                  * it is sufficient to check x1 < y2 && y1 < x2.
3213                  */
3214                 if (reg->smin_value + off < lock + sizeof(struct bpf_spin_lock) &&
3215                      lock < reg->umax_value + off + size) {
3216                         verbose(env, "bpf_spin_lock cannot be accessed directly by load/store\n");
3217                         return -EACCES;
3218                 }
3219         }
3220         return err;
3221 }
3222
3223 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
3224
3225 static enum bpf_prog_type resolve_prog_type(struct bpf_prog *prog)
3226 {
3227         return prog->aux->dst_prog ? prog->aux->dst_prog->type : prog->type;
3228 }
3229
3230 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
3231                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
3232                                        enum bpf_access_type t)
3233 {
3234         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(env->prog);
3235
3236         switch (prog_type) {
3237         /* Program types only with direct read access go here! */
3238         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
3239         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
3240         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
3241         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
3242         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
3243         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
3244                 if (t == BPF_WRITE)
3245                         return false;
3246                 fallthrough;
3247
3248         /* Program types with direct read + write access go here! */
3249         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
3250         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
3251         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
3252         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
3253         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
3254         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
3255                 if (meta)
3256                         return meta->pkt_access;
3257
3258                 env->seen_direct_write = true;
3259                 return true;
3260
3261         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
3262                 if (t == BPF_WRITE)
3263                         env->seen_direct_write = true;
3264
3265                 return true;
3266
3267         default:
3268                 return false;
3269         }
3270 }
3271
3272 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
3273                                int size, bool zero_size_allowed)
3274 {
3275         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3276         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
3277         int err;
3278
3279         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
3280          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
3281          * offset.
3282          */
3283
3284         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
3285          * detail to prove they're safe.
3286          */
3287         if (reg->smin_value < 0) {
3288                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
3289                         regno);
3290                 return -EACCES;
3291         }
3292
3293         err = reg->range < 0 ? -EINVAL :
3294               __check_mem_access(env, regno, off, size, reg->range,
3295                                  zero_size_allowed);
3296         if (err) {
3297                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
3298                 return err;
3299         }
3300
3301         /* __check_mem_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
3302          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
3303          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
3304          * that __check_mem_access would have rejected this pkt access.
3305          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
3306          */
3307         env->prog->aux->max_pkt_offset =
3308                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
3309                       off + reg->umax_value + size - 1);
3310
3311         return err;
3312 }
3313
3314 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
3315 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
3316                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type,
3317                             struct btf **btf, u32 *btf_id)
3318 {
3319         struct bpf_insn_access_aux info = {
3320                 .reg_type = *reg_type,
3321                 .log = &env->log,
3322         };
3323
3324         if (env->ops->is_valid_access &&
3325             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
3326                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
3327                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
3328                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
3329                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
3330                  * will only allow for whole field access and rejects any other
3331                  * type of narrower access.
3332                  */
3333                 *reg_type = info.reg_type;
3334
3335                 if (*reg_type == PTR_TO_BTF_ID || *reg_type == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL) {
3336                         *btf = info.btf;
3337                         *btf_id = info.btf_id;
3338                 } else {
3339                         env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
3340                 }
3341                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
3342                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
3343                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
3344                 return 0;
3345         }
3346
3347         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
3348         return -EACCES;
3349 }
3350
3351 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
3352                                   int size)
3353 {
3354         if (size < 0 || off < 0 ||
3355             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
3356                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
3357                         off, size);
3358                 return -EACCES;
3359         }
3360         return 0;
3361 }
3362
3363 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
3364                              u32 regno, int off, int size,
3365                              enum bpf_access_type t)
3366 {
3367         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3368         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
3369         struct bpf_insn_access_aux info = {};
3370         bool valid;
3371
3372         if (reg->smin_value < 0) {
3373                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
3374                         regno);
3375                 return -EACCES;
3376         }
3377
3378         switch (reg->type) {
3379         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
3380                 valid = bpf_sock_common_is_valid_access(off, size, t, &info);
3381                 break;
3382         case PTR_TO_SOCKET:
3383                 valid = bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
3384                 break;
3385         case PTR_TO_TCP_SOCK:
3386                 valid = bpf_tcp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
3387                 break;
3388         case PTR_TO_XDP_SOCK:
3389                 valid = bpf_xdp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
3390                 break;
3391         default:
3392                 valid = false;
3393         }
3394
3395
3396         if (valid) {
3397                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size =
3398                         info.ctx_field_size;
3399                 return 0;
3400         }
3401
3402         verbose(env, "R%d invalid %s access off=%d size=%d\n",
3403                 regno, reg_type_str[reg->type], off, size);
3404
3405         return -EACCES;
3406 }
3407
3408 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3409 {
3410         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
3411 }
3412
3413 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3414 {
3415         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3416
3417         return reg->type == PTR_TO_CTX;
3418 }
3419
3420 static bool is_sk_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3421 {
3422         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3423
3424         return type_is_sk_pointer(reg->type);
3425 }
3426
3427 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3428 {
3429         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3430
3431         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
3432 }
3433
3434 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3435 {
3436         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3437
3438         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
3439         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
3440 }
3441
3442 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
3443                                    const struct bpf_reg_state *reg,
3444                                    int off, int size, bool strict)
3445 {
3446         struct tnum reg_off;
3447         int ip_align;
3448
3449         /* Byte size accesses are always allowed. */
3450         if (!strict || size == 1)
3451                 return 0;
3452
3453         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
3454          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
3455          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
3456          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
3457          * to this code only in strict mode where we want to emulate
3458          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
3459          * unconditional IP align value of '2'.
3460          */
3461         ip_align = 2;
3462
3463         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
3464         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
3465                 char tn_buf[48];
3466
3467                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3468                 verbose(env,
3469                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
3470                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
3471                 return -EACCES;
3472         }
3473
3474         return 0;
3475 }
3476
3477 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
3478                                        const struct bpf_reg_state *reg,
3479                                        const char *pointer_desc,
3480                                        int off, int size, bool strict)
3481 {
3482         struct tnum reg_off;
3483
3484         /* Byte size accesses are always allowed. */
3485         if (!strict || size == 1)
3486                 return 0;
3487
3488         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
3489         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
3490                 char tn_buf[48];
3491
3492                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3493                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
3494                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
3495                 return -EACCES;
3496         }
3497
3498         return 0;
3499 }
3500
3501 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
3502                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
3503                                int size, bool strict_alignment_once)
3504 {
3505         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
3506         const char *pointer_desc = "";
3507
3508         switch (reg->type) {
3509         case PTR_TO_PACKET:
3510         case PTR_TO_PACKET_META:
3511                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
3512                  * right in front, treat it the very same way.
3513                  */
3514                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
3515         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
3516                 pointer_desc = "flow keys ";
3517                 break;
3518         case PTR_TO_MAP_KEY:
3519                 pointer_desc = "key ";
3520                 break;
3521         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3522                 pointer_desc = "value ";
3523                 break;
3524         case PTR_TO_CTX:
3525                 pointer_desc = "context ";
3526                 break;
3527         case PTR_TO_STACK:
3528                 pointer_desc = "stack ";
3529                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write_fixed_off()
3530                  * and check_stack_read_fixed_off() relies on stack accesses being
3531                  * aligned.
3532                  */
3533                 strict = true;
3534                 break;
3535         case PTR_TO_SOCKET:
3536                 pointer_desc = "sock ";
3537                 break;
3538         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
3539                 pointer_desc = "sock_common ";
3540                 break;
3541         case PTR_TO_TCP_SOCK:
3542                 pointer_desc = "tcp_sock ";
3543                 break;
3544         case PTR_TO_XDP_SOCK:
3545                 pointer_desc = "xdp_sock ";
3546                 break;
3547         default:
3548                 break;
3549         }
3550         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
3551                                            strict);
3552 }
3553
3554 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
3555                               const struct bpf_func_state *func,
3556                               int off)
3557 {
3558         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
3559
3560         if (stack >= -off)
3561                 return 0;
3562
3563         /* update known max for given subprogram */
3564         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
3565         return 0;
3566 }
3567
3568 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
3569  * and recursively walk all callees that given function can call.
3570  * Ignore jump and exit insns.
3571  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
3572  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
3573  */
3574 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
3575 {
3576         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
3577         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
3578         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3579         bool tail_call_reachable = false;
3580         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
3581         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
3582         int j;
3583
3584 process_func:
3585         /* protect against potential stack overflow that might happen when
3586          * bpf2bpf calls get combined with tailcalls. Limit the caller's stack
3587          * depth for such case down to 256 so that the worst case scenario
3588          * would result in 8k stack size (32 which is tailcall limit * 256 =
3589          * 8k).
3590          *
3591          * To get the idea what might happen, see an example:
3592          * func1 -> sub rsp, 128
3593          *  subfunc1 -> sub rsp, 256
3594          *  tailcall1 -> add rsp, 256
3595          *   func2 -> sub rsp, 192 (total stack size = 128 + 192 = 320)
3596          *   subfunc2 -> sub rsp, 64
3597          *   subfunc22 -> sub rsp, 128
3598          *   tailcall2 -> add rsp, 128
3599          *    func3 -> sub rsp, 32 (total stack size 128 + 192 + 64 + 32 = 416)
3600          *
3601          * tailcall will unwind the current stack frame but it will not get rid
3602          * of caller's stack as shown on the example above.
3603          */
3604         if (idx && subprog[idx].has_tail_call && depth >= 256) {
3605                 verbose(env,
3606                         "tail_calls are not allowed when call stack of previous frames is %d bytes. Too large\n",
3607                         depth);
3608                 return -EACCES;
3609         }
3610         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
3611          * of interpreter stack size
3612          */
3613         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
3614         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
3615                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
3616                         frame + 1, depth);
3617                 return -EACCES;
3618         }
3619 continue_func:
3620         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
3621         for (; i < subprog_end; i++) {
3622                 if (!bpf_pseudo_call(insn + i) && !bpf_pseudo_func(insn + i))
3623                         continue;
3624                 /* remember insn and function to return to */
3625                 ret_insn[frame] = i + 1;
3626                 ret_prog[frame] = idx;
3627
3628                 /* find the callee */
3629                 i = i + insn[i].imm + 1;
3630                 idx = find_subprog(env, i);
3631                 if (idx < 0) {
3632                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3633                                   i);
3634                         return -EFAULT;
3635                 }
3636
3637                 if (subprog[idx].has_tail_call)
3638                         tail_call_reachable = true;
3639
3640                 frame++;
3641                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
3642                         verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep !\n",
3643                                 frame);
3644                         return -E2BIG;
3645                 }
3646                 goto process_func;
3647         }
3648         /* if tail call got detected across bpf2bpf calls then mark each of the
3649          * currently present subprog frames as tail call reachable subprogs;
3650          * this info will be utilized by JIT so that we will be preserving the
3651          * tail call counter throughout bpf2bpf calls combined with tailcalls
3652          */
3653         if (tail_call_reachable)
3654                 for (j = 0; j < frame; j++)
3655                         subprog[ret_prog[j]].tail_call_reachable = true;
3656         if (subprog[0].tail_call_reachable)
3657                 env->prog->aux->tail_call_reachable = true;
3658
3659         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
3660          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
3661          */
3662         if (frame == 0)
3663                 return 0;
3664         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
3665         frame--;
3666         i = ret_insn[frame];
3667         idx = ret_prog[frame];
3668         goto continue_func;
3669 }
3670
3671 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
3672 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
3673                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
3674 {
3675         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
3676
3677         subprog = find_subprog(env, start);
3678         if (subprog < 0) {
3679                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3680                           start);
3681                 return -EFAULT;
3682         }
3683         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
3684 }
3685 #endif
3686
3687 int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
3688                   const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
3689 {
3690         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
3691          * its original, unmodified form.
3692          */
3693
3694         if (reg->off) {
3695                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
3696                         regno, reg->off);
3697                 return -EACCES;
3698         }
3699
3700         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3701                 char tn_buf[48];
3702
3703                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3704                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
3705                 return -EACCES;
3706         }
3707
3708         return 0;
3709 }
3710
3711 static int __check_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
3712                                  const char *buf_info,
3713                                  const struct bpf_reg_state *reg,
3714                                  int regno, int off, int size)
3715 {
3716         if (off < 0) {
3717                 verbose(env,
3718                         "R%d invalid %s buffer access: off=%d, size=%d\n",
3719                         regno, buf_info, off, size);
3720                 return -EACCES;
3721         }
3722         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3723                 char tn_buf[48];
3724
3725                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3726                 verbose(env,
3727                         "R%d invalid variable buffer offset: off=%d, var_off=%s\n",
3728                         regno, off, tn_buf);
3729                 return -EACCES;
3730         }
3731
3732         return 0;
3733 }
3734
3735 static int check_tp_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
3736                                   const struct bpf_reg_state *reg,
3737                                   int regno, int off, int size)
3738 {
3739         int err;
3740
3741         err = __check_buffer_access(env, "tracepoint", reg, regno, off, size);
3742         if (err)
3743                 return err;
3744
3745         if (off + size > env->prog->aux->max_tp_access)
3746                 env->prog->aux->max_tp_access = off + size;
3747
3748         return 0;
3749 }
3750
3751 static int check_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
3752                                const struct bpf_reg_state *reg,
3753                                int regno, int off, int size,
3754                                bool zero_size_allowed,
3755                                const char *buf_info,
3756                                u32 *max_access)
3757 {
3758         int err;
3759
3760         err = __check_buffer_access(env, buf_info, reg, regno, off, size);
3761         if (err)
3762                 return err;
3763
3764         if (off + size > *max_access)
3765                 *max_access = off + size;
3766
3767         return 0;
3768 }
3769
3770 /* BPF architecture zero extends alu32 ops into 64-bit registesr */
3771 static void zext_32_to_64(struct bpf_reg_state *reg)
3772 {
3773         reg->var_off = tnum_subreg(reg->var_off);
3774         __reg_assign_32_into_64(reg);
3775 }
3776
3777 /* truncate register to smaller size (in bytes)
3778  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
3779  */
3780 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
3781 {
3782         u64 mask;
3783
3784         /* clear high bits in bit representation */
3785         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
3786
3787         /* fix arithmetic bounds */
3788         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
3789         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
3790                 reg->umin_value &= mask;
3791                 reg->umax_value &= mask;
3792         } else {
3793                 reg->umin_value = 0;
3794                 reg->umax_value = mask;
3795         }
3796         reg->smin_value = reg->umin_value;
3797         reg->smax_value = reg->umax_value;
3798
3799         /* If size is smaller than 32bit register the 32bit register
3800          * values are also truncated so we push 64-bit bounds into
3801          * 32-bit bounds. Above were truncated < 32-bits already.
3802          */
3803         if (size >= 4)
3804                 return;
3805         __reg_combine_64_into_32(reg);
3806 }
3807
3808 static bool bpf_map_is_rdonly(const struct bpf_map *map)
3809 {
3810         return (map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) && map->frozen;
3811 }
3812
3813 static int bpf_map_direct_read(struct bpf_map *map, int off, int size, u64 *val)
3814 {
3815         void *ptr;
3816         u64 addr;
3817         int err;
3818
3819         err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
3820         if (err)
3821                 return err;
3822         ptr = (void *)(long)addr + off;
3823
3824         switch (size) {
3825         case sizeof(u8):
3826                 *val = (u64)*(u8 *)ptr;
3827                 break;
3828         case sizeof(u16):
3829                 *val = (u64)*(u16 *)ptr;
3830                 break;
3831         case sizeof(u32):
3832                 *val = (u64)*(u32 *)ptr;
3833                 break;
3834         case sizeof(u64):
3835                 *val = *(u64 *)ptr;
3836                 break;
3837         default:
3838                 return -EINVAL;
3839         }
3840         return 0;
3841 }
3842
3843 static int check_ptr_to_btf_access(struct bpf_verifier_env *env,
3844                                    struct bpf_reg_state *regs,
3845                                    int regno, int off, int size,
3846                                    enum bpf_access_type atype,
3847                                    int value_regno)
3848 {
3849         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
3850         const struct btf_type *t = btf_type_by_id(reg->btf, reg->btf_id);
3851         const char *tname = btf_name_by_offset(reg->btf, t->name_off);
3852         u32 btf_id;
3853         int ret;
3854
3855         if (off < 0) {
3856                 verbose(env,
3857                         "R%d is ptr_%s invalid negative access: off=%d\n",
3858                         regno, tname, off);
3859                 return -EACCES;
3860         }
3861         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3862                 char tn_buf[48];
3863
3864                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3865                 verbose(env,
3866                         "R%d is ptr_%s invalid variable offset: off=%d, var_off=%s\n",
3867                         regno, tname, off, tn_buf);
3868                 return -EACCES;
3869         }
3870
3871         if (env->ops->btf_struct_access) {
3872                 ret = env->ops->btf_struct_access(&env->log, reg->btf, t,
3873                                                   off, size, atype, &btf_id);
3874         } else {
3875                 if (atype != BPF_READ) {
3876                         verbose(env, "only read is supported\n");
3877                         return -EACCES;
3878                 }
3879
3880                 ret = btf_struct_access(&env->log, reg->btf, t, off, size,
3881                                         atype, &btf_id);
3882         }
3883
3884         if (ret < 0)
3885                 return ret;
3886
3887         if (atype == BPF_READ && value_regno >= 0)
3888                 mark_btf_ld_reg(env, regs, value_regno, ret, reg->btf, btf_id);
3889
3890         return 0;
3891 }
3892
3893 static int check_ptr_to_map_access(struct bpf_verifier_env *env,
3894                                    struct bpf_reg_state *regs,
3895                                    int regno, int off, int size,
3896                                    enum bpf_access_type atype,
3897                                    int value_regno)
3898 {
3899         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
3900         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3901         const struct btf_type *t;
3902         const char *tname;
3903         u32 btf_id;
3904         int ret;
3905
3906         if (!btf_vmlinux) {
3907                 verbose(env, "map_ptr access not supported without CONFIG_DEBUG_INFO_BTF\n");
3908                 return -ENOTSUPP;
3909         }
3910
3911         if (!map->ops->map_btf_id || !*map->ops->map_btf_id) {
3912                 verbose(env, "map_ptr access not supported for map type %d\n",
3913                         map->map_type);
3914                 return -ENOTSUPP;
3915         }
3916
3917         t = btf_type_by_id(btf_vmlinux, *map->ops->map_btf_id);
3918         tname = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, t->name_off);
3919
3920         if (!env->allow_ptr_to_map_access) {
3921                 verbose(env,
3922                         "%s access is allowed only to CAP_PERFMON and CAP_SYS_ADMIN\n",
3923                         tname);
3924                 return -EPERM;
3925         }
3926
3927         if (off < 0) {
3928                 verbose(env, "R%d is %s invalid negative access: off=%d\n",
3929                         regno, tname, off);
3930                 return -EACCES;
3931         }
3932
3933         if (atype != BPF_READ) {
3934                 verbose(env, "only read from %s is supported\n", tname);
3935                 return -EACCES;
3936         }
3937
3938         ret = btf_struct_access(&env->log, btf_vmlinux, t, off, size, atype, &btf_id);
3939         if (ret < 0)
3940                 return ret;
3941
3942         if (value_regno >= 0)
3943                 mark_btf_ld_reg(env, regs, value_regno, ret, btf_vmlinux, btf_id);
3944
3945         return 0;
3946 }
3947
3948 /* Check that the stack access at the given offset is within bounds. The
3949  * maximum valid offset is -1.
3950  *
3951  * The minimum valid offset is -MAX_BPF_STACK for writes, and
3952  * -state->allocated_stack for reads.
3953  */
3954 static int check_stack_slot_within_bounds(int off,
3955                                           struct bpf_func_state *state,
3956                                           enum bpf_access_type t)
3957 {
3958         int min_valid_off;
3959
3960         if (t == BPF_WRITE)
3961                 min_valid_off = -MAX_BPF_STACK;
3962         else
3963                 min_valid_off = -state->allocated_stack;
3964
3965         if (off < min_valid_off || off > -1)
3966                 return -EACCES;
3967         return 0;
3968 }
3969
3970 /* Check that the stack access at 'regno + off' falls within the maximum stack
3971  * bounds.
3972  *
3973  * 'off' includes `regno->offset`, but not its dynamic part (if any).
3974  */
3975 static int check_stack_access_within_bounds(
3976                 struct bpf_verifier_env *env,
3977                 int regno, int off, int access_size,
3978                 enum stack_access_src src, enum bpf_access_type type)
3979 {
3980         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3981         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
3982         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
3983         int min_off, max_off;
3984         int err;
3985         char *err_extra;
3986
3987         if (src == ACCESS_HELPER)
3988                 /* We don't know if helpers are reading or writing (or both). */
3989                 err_extra = " indirect access to";
3990         else if (type == BPF_READ)
3991                 err_extra = " read from";
3992         else
3993                 err_extra = " write to";
3994
3995         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3996                 min_off = reg->var_off.value + off;
3997                 if (access_size > 0)
3998                         max_off = min_off + access_size - 1;
3999                 else
4000                         max_off = min_off;
4001         } else {
4002                 if (reg->smax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF ||
4003                     reg->smin_value <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4004                         verbose(env, "invalid unbounded variable-offset%s stack R%d\n",
4005                                 err_extra, regno);
4006                         return -EACCES;
4007                 }
4008                 min_off = reg->smin_value + off;
4009                 if (access_size > 0)
4010                         max_off = reg->smax_value + off + access_size - 1;
4011                 else
4012                         max_off = min_off;
4013         }
4014
4015         err = check_stack_slot_within_bounds(min_off, state, type);
4016         if (!err)
4017                 err = check_stack_slot_within_bounds(max_off, state, type);
4018
4019         if (err) {
4020                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4021                         verbose(env, "invalid%s stack R%d off=%d size=%d\n",
4022                                 err_extra, regno, off, access_size);
4023                 } else {
4024                         char tn_buf[48];
4025
4026                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4027                         verbose(env, "invalid variable-offset%s stack R%d var_off=%s size=%d\n",
4028                                 err_extra, regno, tn_buf, access_size);
4029                 }
4030         }
4031         return err;
4032 }
4033
4034 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
4035  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
4036  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
4037  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
4038  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
4039  */
4040 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
4041                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
4042                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
4043 {
4044         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4045         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
4046         struct bpf_func_state *state;
4047         int size, err = 0;
4048
4049         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
4050         if (size < 0)
4051                 return size;
4052
4053         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
4054         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
4055         if (err)
4056                 return err;
4057
4058         /* for access checks, reg->off is just part of off */
4059         off += reg->off;
4060
4061         if (reg->type == PTR_TO_MAP_KEY) {
4062                 if (t == BPF_WRITE) {
4063                         verbose(env, "write to change key R%d not allowed\n", regno);
4064                         return -EACCES;
4065                 }
4066
4067                 err = check_mem_region_access(env, regno, off, size,
4068                                               reg->map_ptr->key_size, false);
4069                 if (err)
4070                         return err;
4071                 if (value_regno >= 0)
4072                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4073         } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
4074                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4075                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4076                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
4077                         return -EACCES;
4078                 }
4079                 err = check_map_access_type(env, regno, off, size, t);
4080                 if (err)
4081                         return err;
4082                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
4083                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
4084                         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
4085
4086                         /* if map is read-only, track its contents as scalars */
4087                         if (tnum_is_const(reg->var_off) &&
4088                             bpf_map_is_rdonly(map) &&
4089                             map->ops->map_direct_value_addr) {
4090                                 int map_off = off + reg->var_off.value;
4091                                 u64 val = 0;
4092
4093                                 err = bpf_map_direct_read(map, map_off, size,
4094                                                           &val);
4095                                 if (err)
4096                                         return err;
4097
4098                                 regs[value_regno].type = SCALAR_VALUE;
4099                                 __mark_reg_known(&regs[value_regno], val);
4100                         } else {
4101                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4102                         }
4103                 }
4104         } else if (reg->type == PTR_TO_MEM) {
4105                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4106                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4107                         verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", value_regno);
4108                         return -EACCES;
4109                 }
4110                 err = check_mem_region_access(env, regno, off, size,
4111                                               reg->mem_size, false);
4112                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4113                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4114         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
4115                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
4116                 struct btf *btf = NULL;
4117                 u32 btf_id = 0;
4118
4119                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4120                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4121                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
4122                         return -EACCES;
4123                 }
4124
4125                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
4126                 if (err < 0)
4127                         return err;
4128
4129                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type, &btf, &btf_id);
4130                 if (err)
4131                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
4132                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
4133                         /* ctx access returns either a scalar, or a
4134                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
4135                          * case, we know the offset is zero.
4136                          */
4137                         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
4138                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4139                         } else {
4140                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
4141                                                     value_regno);
4142                                 if (reg_type_may_be_null(reg_type))
4143                                         regs[value_regno].id = ++env->id_gen;
4144                                 /* A load of ctx field could have different
4145                                  * actual load size with the one encoded in the
4146                                  * insn. When the dst is PTR, it is for sure not
4147                                  * a sub-register.
4148                                  */
4149                                 regs[value_regno].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4150                                 if (reg_type == PTR_TO_BTF_ID ||
4151                                     reg_type == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL) {
4152                                         regs[value_regno].btf = btf;
4153                                         regs[value_regno].btf_id = btf_id;
4154                                 }
4155                         }
4156                         regs[value_regno].type = reg_type;
4157                 }
4158
4159         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
4160                 /* Basic bounds checks. */
4161                 err = check_stack_access_within_bounds(env, regno, off, size, ACCESS_DIRECT, t);
4162                 if (err)
4163                         return err;
4164
4165                 state = func(env, reg);
4166                 err = update_stack_depth(env, state, off);
4167                 if (err)
4168                         return err;
4169
4170                 if (t == BPF_READ)
4171                         err = check_stack_read(env, regno, off, size,
4172                                                value_regno);
4173                 else
4174                         err = check_stack_write(env, regno, off, size,
4175                                                 value_regno, insn_idx);
4176         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
4177                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
4178                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
4179                         return -EACCES;
4180                 }
4181                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4182                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4183                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
4184                                 value_regno);
4185                         return -EACCES;
4186                 }
4187                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
4188                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4189                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4190         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
4191                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4192                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4193                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
4194                                 value_regno);
4195                         return -EACCES;
4196                 }
4197
4198                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
4199                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4200                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4201         } else if (type_is_sk_pointer(reg->type)) {
4202                 if (t == BPF_WRITE) {
4203                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
4204                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
4205                         return -EACCES;
4206                 }
4207                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
4208                 if (!err && value_regno >= 0)
4209                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4210         } else if (reg->type == PTR_TO_TP_BUFFER) {
4211                 err = check_tp_buffer_access(env, reg, regno, off, size);
4212                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4213                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4214         } else if (reg->type == PTR_TO_BTF_ID) {
4215                 err = check_ptr_to_btf_access(env, regs, regno, off, size, t,
4216                                               value_regno);
4217         } else if (reg->type == CONST_PTR_TO_MAP) {
4218                 err = check_ptr_to_map_access(env, regs, regno, off, size, t,
4219                                               value_regno);
4220         } else if (reg->type == PTR_TO_RDONLY_BUF) {
4221                 if (t == BPF_WRITE) {
4222                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
4223                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
4224                         return -EACCES;
4225                 }
4226                 err = check_buffer_access(env, reg, regno, off, size, false,
4227                                           "rdonly",
4228                                           &env->prog->aux->max_rdonly_access);
4229                 if (!err && value_regno >= 0)
4230                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4231         } else if (reg->type == PTR_TO_RDWR_BUF) {
4232                 err = check_buffer_access(env, reg, regno, off, size, false,
4233                                           "rdwr",
4234                                           &env->prog->aux->max_rdwr_access);
4235                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4236                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4237         } else {
4238                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
4239                         reg_type_str[reg->type]);
4240                 return -EACCES;
4241         }
4242
4243         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
4244             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
4245                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
4246                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
4247         }
4248         return err;
4249 }
4250
4251 static int check_atomic(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
4252 {
4253         int load_reg;
4254         int err;
4255
4256         switch (insn->imm) {
4257         case BPF_ADD:
4258         case BPF_ADD | BPF_FETCH:
4259         case BPF_AND:
4260         case BPF_AND | BPF_FETCH:
4261         case BPF_OR:
4262         case BPF_OR | BPF_FETCH:
4263         case BPF_XOR:
4264         case BPF_XOR | BPF_FETCH:
4265         case BPF_XCHG:
4266         case BPF_CMPXCHG:
4267                 break;
4268         default:
4269                 verbose(env, "BPF_ATOMIC uses invalid atomic opcode %02x\n", insn->imm);
4270                 return -EINVAL;
4271         }
4272
4273         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
4274                 verbose(env, "invalid atomic operand size\n");
4275                 return -EINVAL;
4276         }
4277
4278         /* check src1 operand */
4279         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4280         if (err)
4281                 return err;
4282
4283         /* check src2 operand */
4284         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4285         if (err)
4286                 return err;
4287
4288         if (insn->imm == BPF_CMPXCHG) {
4289                 /* Check comparison of R0 with memory location */
4290                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
4291                 if (err)
4292                         return err;
4293         }
4294
4295         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
4296                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
4297                 return -EACCES;
4298         }
4299
4300         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
4301             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
4302             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg) ||
4303             is_sk_reg(env, insn->dst_reg)) {
4304                 verbose(env, "BPF_ATOMIC stores into R%d %s is not allowed\n",
4305                         insn->dst_reg,
4306                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
4307                 return -EACCES;
4308         }
4309
4310         if (insn->imm & BPF_FETCH) {
4311                 if (insn->imm == BPF_CMPXCHG)
4312                         load_reg = BPF_REG_0;
4313                 else
4314                         load_reg = insn->src_reg;
4315
4316                 /* check and record load of old value */
4317                 err = check_reg_arg(env, load_reg, DST_OP);
4318                 if (err)
4319                         return err;
4320         } else {
4321                 /* This instruction accesses a memory location but doesn't
4322                  * actually load it into a register.
4323                  */
4324                 load_reg = -1;
4325         }
4326
4327         /* check whether we can read the memory */
4328         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
4329                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, load_reg, true);
4330         if (err)
4331                 return err;
4332
4333         /* check whether we can write into the same memory */
4334         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
4335                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
4336         if (err)
4337                 return err;
4338
4339         return 0;
4340 }
4341
4342 /* When register 'regno' is used to read the stack (either directly or through
4343  * a helper function) make sure that it's within stack boundary and, depending
4344  * on the access type, that all elements of the stack are initialized.
4345  *
4346  * 'off' includes 'regno->off', but not its dynamic part (if any).
4347  *
4348  * All registers that have been spilled on the stack in the slots within the
4349  * read offsets are marked as read.
4350  */
4351 static int check_stack_range_initialized(
4352                 struct bpf_verifier_env *env, int regno, int off,
4353                 int access_size, bool zero_size_allowed,
4354                 enum stack_access_src type, struct bpf_call_arg_meta *meta)
4355 {
4356         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
4357         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
4358         int err, min_off, max_off, i, j, slot, spi;
4359         char *err_extra = type == ACCESS_HELPER ? " indirect" : "";
4360         enum bpf_access_type bounds_check_type;
4361         /* Some accesses can write anything into the stack, others are
4362          * read-only.
4363          */
4364         bool clobber = false;
4365
4366         if (access_size == 0 && !zero_size_allowed) {
4367                 verbose(env, "invalid zero-sized read\n");
4368                 return -EACCES;
4369         }
4370
4371         if (type == ACCESS_HELPER) {
4372                 /* The bounds checks for writes are more permissive than for
4373                  * reads. However, if raw_mode is not set, we'll do extra
4374                  * checks below.
4375                  */
4376                 bounds_check_type = BPF_WRITE;
4377                 clobber = true;
4378         } else {
4379                 bounds_check_type = BPF_READ;
4380         }
4381         err = check_stack_access_within_bounds(env, regno, off, access_size,
4382                                                type, bounds_check_type);
4383         if (err)
4384                 return err;
4385
4386
4387         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4388                 min_off = max_off = reg->var_off.value + off;
4389         } else {
4390                 /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for
4391                  * simplicity since it requires corresponding support in
4392                  * Spectre masking for stack ALU.
4393                  * See also retrieve_ptr_limit().
4394                  */
4395                 if (!env->bypass_spec_v1) {
4396                         char tn_buf[48];
4397
4398                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4399                         verbose(env, "R%d%s variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
4400                                 regno, err_extra, tn_buf);
4401                         return -EACCES;
4402                 }
4403                 /* Only initialized buffer on stack is allowed to be accessed
4404                  * with variable offset. With uninitialized buffer it's hard to
4405                  * guarantee that whole memory is marked as initialized on
4406                  * helper return since specific bounds are unknown what may
4407                  * cause uninitialized stack leaking.
4408                  */
4409                 if (meta && meta->raw_mode)
4410                         meta = NULL;
4411
4412                 min_off = reg->smin_value + off;
4413                 max_off = reg->smax_value + off;
4414         }
4415
4416         if (meta && meta->raw_mode) {
4417                 meta->access_size = access_size;
4418                 meta->regno = regno;
4419                 return 0;
4420         }
4421
4422         for (i = min_off; i < max_off + access_size; i++) {
4423                 u8 *stype;
4424
4425                 slot = -i - 1;
4426                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
4427                 if (state->allocated_stack <= slot)
4428                         goto err;
4429                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
4430                 if (*stype == STACK_MISC)
4431                         goto mark;
4432                 if (*stype == STACK_ZERO) {
4433                         if (clobber) {
4434                                 /* helper can write anything into the stack */
4435                                 *stype = STACK_MISC;
4436                         }
4437                         goto mark;
4438                 }
4439
4440                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
4441                     state->stack[spi].spilled_ptr.type == PTR_TO_BTF_ID)
4442                         goto mark;
4443
4444                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
4445                     (state->stack[spi].spilled_ptr.type == SCALAR_VALUE ||
4446                      env->allow_ptr_leaks)) {
4447                         if (clobber) {
4448                                 __mark_reg_unknown(env, &state->stack[spi].spilled_ptr);
4449                                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
4450                                         state->stack[spi].slot_type[j] = STACK_MISC;
4451                         }
4452                         goto mark;
4453                 }
4454
4455 err:
4456                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4457                         verbose(env, "invalid%s read from stack R%d off %d+%d size %d\n",
4458                                 err_extra, regno, min_off, i - min_off, access_size);
4459                 } else {
4460                         char tn_buf[48];
4461
4462                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4463                         verbose(env, "invalid%s read from stack R%d var_off %s+%d size %d\n",
4464                                 err_extra, regno, tn_buf, i - min_off, access_size);
4465                 }
4466                 return -EACCES;
4467 mark:
4468                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
4469                  * the whole slot to be marked as 'read'
4470                  */
4471                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
4472                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
4473                               REG_LIVE_READ64);
4474         }
4475         return update_stack_depth(env, state, min_off);
4476 }
4477
4478 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
4479                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
4480                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
4481 {
4482         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4483
4484         switch (reg->type) {
4485         case PTR_TO_PACKET:
4486         case PTR_TO_PACKET_META:
4487                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
4488                                            zero_size_allowed);
4489         case PTR_TO_MAP_KEY:
4490                 return check_mem_region_access(env, regno, reg->off, access_size,
4491                                                reg->map_ptr->key_size, false);
4492         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4493                 if (check_map_access_type(env, regno, reg->off, access_size,
4494                                           meta && meta->raw_mode ? BPF_WRITE :
4495                                           BPF_READ))
4496                         return -EACCES;
4497                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
4498                                         zero_size_allowed);
4499         case PTR_TO_MEM:
4500                 return check_mem_region_access(env, regno, reg->off,
4501                                                access_size, reg->mem_size,
4502                                                zero_size_allowed);
4503         case PTR_TO_RDONLY_BUF:
4504                 if (meta && meta->raw_mode)
4505                         return -EACCES;
4506                 return check_buffer_access(env, reg, regno, reg->off,
4507                                            access_size, zero_size_allowed,
4508                                            "rdonly",
4509                                            &env->prog->aux->max_rdonly_access);
4510         case PTR_TO_RDWR_BUF:
4511                 return check_buffer_access(env, reg, regno, reg->off,
4512                                            access_size, zero_size_allowed,
4513                                            "rdwr",
4514                                            &env->prog->aux->max_rdwr_access);
4515         case PTR_TO_STACK:
4516                 return check_stack_range_initialized(
4517                                 env,
4518                                 regno, reg->off, access_size,
4519                                 zero_size_allowed, ACCESS_HELPER, meta);
4520         default: /* scalar_value or invalid ptr */
4521                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
4522                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
4523                     register_is_null(reg))
4524                         return 0;
4525
4526                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
4527                         reg_type_str[reg->type],
4528                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
4529                 return -EACCES;
4530         }
4531 }
4532
4533 int check_mem_reg(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_reg_state *reg,
4534                    u32 regno, u32 mem_size)
4535 {
4536         if (register_is_null(reg))
4537                 return 0;
4538
4539         if (reg_type_may_be_null(reg->type)) {
4540                 /* Assuming that the register contains a value check if the memory
4541                  * access is safe. Temporarily save and restore the register's state as
4542                  * the conversion shouldn't be visible to a caller.
4543                  */
4544                 const struct bpf_reg_state saved_reg = *reg;
4545                 int rv;
4546
4547                 mark_ptr_not_null_reg(reg);
4548                 rv = check_helper_mem_access(env, regno, mem_size, true, NULL);
4549                 *reg = saved_reg;
4550                 return rv;
4551         }
4552
4553         return check_helper_mem_access(env, regno, mem_size, true, NULL);
4554 }
4555
4556 /* Implementation details:
4557  * bpf_map_lookup returns PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
4558  * Two bpf_map_lookups (even with the same key) will have different reg->id.
4559  * For traditional PTR_TO_MAP_VALUE the verifier clears reg->id after
4560  * value_or_null->value transition, since the verifier only cares about
4561  * the range of access to valid map value pointer and doesn't care about actual
4562  * address of the map element.
4563  * For maps with 'struct bpf_spin_lock' inside map value the verifier keeps
4564  * reg->id > 0 after value_or_null->value transition. By doing so
4565  * two bpf_map_lookups will be considered two different pointers that
4566  * point to different bpf_spin_locks.
4567  * The verifier allows taking only one bpf_spin_lock at a time to avoid
4568  * dead-locks.
4569  * Since only one bpf_spin_lock is allowed the checks are simpler than
4570  * reg_is_refcounted() logic. The verifier needs to remember only
4571  * one spin_lock instead of array of acquired_refs.
4572  * cur_state->active_spin_lock remembers which map value element got locked
4573  * and clears it after bpf_spin_unlock.
4574  */
4575 static int process_spin_lock(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
4576                              bool is_lock)
4577 {
4578         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4579         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
4580         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
4581         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
4582         u64 val = reg->var_off.value;
4583
4584         if (!is_const) {
4585                 verbose(env,
4586                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_spin_lock has to be at the constant offset\n",
4587                         regno);
4588                 return -EINVAL;
4589         }
4590         if (!map->btf) {
4591                 verbose(env,
4592                         "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_spin_lock\n",
4593                         map->name);
4594                 return -EINVAL;
4595         }
4596         if (!map_value_has_spin_lock(map)) {
4597                 if (map->spin_lock_off == -E2BIG)
4598                         verbose(env,
4599                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_spin_lock'\n",
4600                                 map->name);
4601                 else if (map->spin_lock_off == -ENOENT)
4602                         verbose(env,
4603                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_spin_lock'\n",
4604                                 map->name);
4605                 else
4606                         verbose(env,
4607                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_spin_lock is mangled\n",
4608                                 map->name);
4609                 return -EINVAL;
4610         }
4611         if (map->spin_lock_off != val + reg->off) {
4612                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_spin_lock'\n",
4613                         val + reg->off);
4614                 return -EINVAL;
4615         }
4616         if (is_lock) {
4617                 if (cur->active_spin_lock) {
4618                         verbose(env,
4619                                 "Locking two bpf_spin_locks are not allowed\n");
4620                         return -EINVAL;
4621                 }
4622                 cur->active_spin_lock = reg->id;
4623         } else {
4624                 if (!cur->active_spin_lock) {
4625                         verbose(env, "bpf_spin_unlock without taking a lock\n");
4626                         return -EINVAL;
4627                 }
4628                 if (cur->active_spin_lock != reg->id) {
4629                         verbose(env, "bpf_spin_unlock of different lock\n");
4630                         return -EINVAL;
4631                 }
4632                 cur->active_spin_lock = 0;
4633         }
4634         return 0;
4635 }
4636
4637 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
4638 {
4639         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
4640                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
4641                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
4642 }
4643
4644 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
4645 {
4646         return type == ARG_CONST_SIZE ||
4647                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
4648 }
4649
4650 static bool arg_type_is_alloc_size(enum bpf_arg_type type)
4651 {
4652         return type == ARG_CONST_ALLOC_SIZE_OR_ZERO;
4653 }
4654
4655 static bool arg_type_is_int_ptr(enum bpf_arg_type type)
4656 {
4657         return type == ARG_PTR_TO_INT ||
4658                type == ARG_PTR_TO_LONG;
4659 }
4660
4661 static int int_ptr_type_to_size(enum bpf_arg_type type)
4662 {
4663         if (type == ARG_PTR_TO_INT)
4664                 return sizeof(u32);
4665         else if (type == ARG_PTR_TO_LONG)
4666                 return sizeof(u64);
4667
4668         return -EINVAL;
4669 }
4670
4671 static int resolve_map_arg_type(struct bpf_verifier_env *env,
4672                                  const struct bpf_call_arg_meta *meta,
4673                                  enum bpf_arg_type *arg_type)
4674 {
4675         if (!meta->map_ptr) {
4676                 /* kernel subsystem misconfigured verifier */
4677                 verbose(env, "invalid map_ptr to access map->type\n");
4678                 return -EACCES;
4679         }
4680
4681         switch (meta->map_ptr->map_type) {
4682         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
4683         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
4684                 if (*arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4685                         *arg_type = ARG_PTR_TO_BTF_ID_SOCK_COMMON;
4686                 } else {
4687                         verbose(env, "invalid arg_type for sockmap/sockhash\n");
4688                         return -EINVAL;
4689                 }
4690                 break;
4691
4692         default:
4693                 break;
4694         }
4695         return 0;
4696 }
4697
4698 struct bpf_reg_types {
4699         const enum bpf_reg_type types[10];
4700         u32 *btf_id;
4701 };
4702
4703 static const struct bpf_reg_types map_key_value_types = {
4704         .types = {
4705                 PTR_TO_STACK,
4706                 PTR_TO_PACKET,
4707                 PTR_TO_PACKET_META,
4708                 PTR_TO_MAP_KEY,
4709                 PTR_TO_MAP_VALUE,
4710         },
4711 };
4712
4713 static const struct bpf_reg_types sock_types = {
4714         .types = {
4715                 PTR_TO_SOCK_COMMON,
4716                 PTR_TO_SOCKET,
4717                 PTR_TO_TCP_SOCK,
4718                 PTR_TO_XDP_SOCK,
4719         },
4720 };
4721
4722 #ifdef CONFIG_NET
4723 static const struct bpf_reg_types btf_id_sock_common_types = {
4724         .types = {
4725                 PTR_TO_SOCK_COMMON,
4726                 PTR_TO_SOCKET,
4727                 PTR_TO_TCP_SOCK,
4728                 PTR_TO_XDP_SOCK,
4729                 PTR_TO_BTF_ID,
4730         },
4731         .btf_id = &btf_sock_ids[BTF_SOCK_TYPE_SOCK_COMMON],
4732 };
4733 #endif
4734
4735 static const struct bpf_reg_types mem_types = {
4736         .types = {
4737                 PTR_TO_STACK,
4738                 PTR_TO_PACKET,
4739                 PTR_TO_PACKET_META,
4740                 PTR_TO_MAP_KEY,
4741                 PTR_TO_MAP_VALUE,
4742                 PTR_TO_MEM,
4743                 PTR_TO_RDONLY_BUF,
4744                 PTR_TO_RDWR_BUF,
4745         },
4746 };
4747
4748 static const struct bpf_reg_types int_ptr_types = {
4749         .types = {
4750                 PTR_TO_STACK,
4751                 PTR_TO_PACKET,
4752                 PTR_TO_PACKET_META,
4753                 PTR_TO_MAP_KEY,
4754                 PTR_TO_MAP_VALUE,
4755         },
4756 };
4757
4758 static const struct bpf_reg_types fullsock_types = { .types = { PTR_TO_SOCKET } };
4759 static const struct bpf_reg_types scalar_types = { .types = { SCALAR_VALUE } };
4760 static const struct bpf_reg_types context_types = { .types = { PTR_TO_CTX } };
4761 static const struct bpf_reg_types alloc_mem_types = { .types = { PTR_TO_MEM } };
4762 static const struct bpf_reg_types const_map_ptr_types = { .types = { CONST_PTR_TO_MAP } };
4763 static const struct bpf_reg_types btf_ptr_types = { .types = { PTR_TO_BTF_ID } };
4764 static const struct bpf_reg_types spin_lock_types = { .types = { PTR_TO_MAP_VALUE } };
4765 static const struct bpf_reg_types percpu_btf_ptr_types = { .types = { PTR_TO_PERCPU_BTF_ID } };
4766 static const struct bpf_reg_types func_ptr_types = { .types = { PTR_TO_FUNC } };
4767 static const struct bpf_reg_types stack_ptr_types = { .types = { PTR_TO_STACK } };
4768 static const struct bpf_reg_types const_str_ptr_types = { .types = { PTR_TO_MAP_VALUE } };
4769
4770 static const struct bpf_reg_types *compatible_reg_types[__BPF_ARG_TYPE_MAX] = {
4771         [ARG_PTR_TO_MAP_KEY]            = &map_key_value_types,
4772         [ARG_PTR_TO_MAP_VALUE]          = &map_key_value_types,
4773         [ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE]   = &map_key_value_types,
4774         [ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL]  = &map_key_value_types,
4775         [ARG_CONST_SIZE]                = &scalar_types,
4776         [ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO]        = &scalar_types,
4777         [ARG_CONST_ALLOC_SIZE_OR_ZERO]  = &scalar_types,
4778         [ARG_CONST_MAP_PTR]             = &const_map_ptr_types,
4779         [ARG_PTR_TO_CTX]                = &context_types,
4780         [ARG_PTR_TO_CTX_OR_NULL]        = &context_types,
4781         [ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON]        = &sock_types,
4782 #ifdef CONFIG_NET
4783         [ARG_PTR_TO_BTF_ID_SOCK_COMMON] = &btf_id_sock_common_types,
4784 #endif
4785         [ARG_PTR_TO_SOCKET]             = &fullsock_types,
4786         [ARG_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL]     = &fullsock_types,
4787         [ARG_PTR_TO_BTF_ID]             = &btf_ptr_types,
4788         [ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK]          = &spin_lock_types,
4789         [ARG_PTR_TO_MEM]                = &mem_types,
4790         [ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL]        = &mem_types,
4791         [ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM]         = &mem_types,
4792         [ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM]          = &alloc_mem_types,
4793         [ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM_OR_NULL]  = &alloc_mem_types,
4794         [ARG_PTR_TO_INT]                = &int_ptr_types,
4795         [ARG_PTR_TO_LONG]               = &int_ptr_types,
4796         [ARG_PTR_TO_PERCPU_BTF_ID]      = &percpu_btf_ptr_types,
4797         [ARG_PTR_TO_FUNC]               = &func_ptr_types,
4798         [ARG_PTR_TO_STACK_OR_NULL]      = &stack_ptr_types,
4799         [ARG_PTR_TO_CONST_STR]          = &const_str_ptr_types,
4800 };
4801
4802 static int check_reg_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
4803                           enum bpf_arg_type arg_type,
4804                           const u32 *arg_btf_id)
4805 {
4806         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4807         enum bpf_reg_type expected, type = reg->type;
4808         const struct bpf_reg_types *compatible;
4809         int i, j;
4810
4811         compatible = compatible_reg_types[arg_type];
4812         if (!compatible) {
4813                 verbose(env, "verifier internal error: unsupported arg type %d\n", arg_type);
4814                 return -EFAULT;
4815         }
4816
4817         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(compatible->types); i++) {
4818                 expected = compatible->types[i];
4819                 if (expected == NOT_INIT)
4820                         break;
4821
4822                 if (type == expected)
4823                         goto found;
4824         }
4825
4826         verbose(env, "R%d type=%s expected=", regno, reg_type_str[type]);
4827         for (j = 0; j + 1 < i; j++)
4828                 verbose(env, "%s, ", reg_type_str[compatible->types[j]]);
4829         verbose(env, "%s\n", reg_type_str[compatible->types[j]]);
4830         return -EACCES;
4831
4832 found:
4833         if (type == PTR_TO_BTF_ID) {
4834                 if (!arg_btf_id) {
4835                         if (!compatible->btf_id) {
4836                                 verbose(env, "verifier internal error: missing arg compatible BTF ID\n");
4837                                 return -EFAULT;
4838                         }
4839                         arg_btf_id = compatible->btf_id;
4840                 }
4841
4842                 if (!btf_struct_ids_match(&env->log, reg->btf, reg->btf_id, reg->off,
4843                                           btf_vmlinux, *arg_btf_id)) {
4844                         verbose(env, "R%d is of type %s but %s is expected\n",
4845                                 regno, kernel_type_name(reg->btf, reg->btf_id),
4846                                 kernel_type_name(btf_vmlinux, *arg_btf_id));
4847                         return -EACCES;
4848                 }
4849
4850                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
4851                         verbose(env, "R%d is a pointer to in-kernel struct with non-zero offset\n",
4852                                 regno);
4853                         return -EACCES;
4854                 }
4855         }
4856
4857         return 0;
4858 }
4859
4860 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 arg,
4861                           struct bpf_call_arg_meta *meta,
4862                           const struct bpf_func_proto *fn)
4863 {
4864         u32 regno = BPF_REG_1 + arg;
4865         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4866         enum bpf_arg_type arg_type = fn->arg_type[arg];
4867         enum bpf_reg_type type = reg->type;
4868         int err = 0;
4869
4870         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
4871                 return 0;
4872
4873         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
4874         if (err)
4875                 return err;
4876
4877         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
4878                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
4879                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
4880                                 regno);
4881                         return -EACCES;
4882                 }
4883                 return 0;
4884         }
4885
4886         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
4887             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
4888                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
4889                 return -EACCES;
4890         }
4891
4892         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
4893             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE ||
4894             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
4895                 err = resolve_map_arg_type(env, meta, &arg_type);
4896                 if (err)
4897                         return err;
4898         }
4899
4900         if (register_is_null(reg) && arg_type_may_be_null(arg_type))
4901                 /* A NULL register has a SCALAR_VALUE type, so skip
4902                  * type checking.
4903                  */
4904                 goto skip_type_check;
4905
4906         err = check_reg_type(env, regno, arg_type, fn->arg_btf_id[arg]);
4907         if (err)
4908                 return err;
4909
4910         if (type == PTR_TO_CTX) {
4911                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
4912                 if (err < 0)
4913                         return err;
4914         }
4915
4916 skip_type_check:
4917         if (reg->ref_obj_id) {
4918                 if (meta->ref_obj_id) {
4919                         verbose(env, "verifier internal error: more than one arg with ref_obj_id R%d %u %u\n",
4920                                 regno, reg->ref_obj_id,
4921                                 meta->ref_obj_id);
4922                         return -EFAULT;
4923                 }
4924                 meta->ref_obj_id = reg->ref_obj_id;
4925         }
4926
4927         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
4928                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
4929                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
4930         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
4931                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
4932                  * check that [key, key + map->key_size) are within
4933                  * stack limits and initialized
4934                  */
4935                 if (!meta->map_ptr) {
4936                         /* in function declaration map_ptr must come before
4937                          * map_key, so that it's verified and known before
4938                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
4939                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
4940                          */
4941                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
4942                         return -EACCES;
4943                 }
4944                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
4945                                               meta->map_ptr->key_size, false,
4946                                               NULL);
4947         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
4948                    (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
4949                     !register_is_null(reg)) ||
4950                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
4951                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
4952                  * check [value, value + map->value_size) validity
4953                  */
4954                 if (!meta->map_ptr) {
4955                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
4956                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
4957                         return -EACCES;
4958                 }
4959                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
4960                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
4961                                               meta->map_ptr->value_size, false,
4962                                               meta);
4963         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_PERCPU_BTF_ID) {
4964                 if (!reg->btf_id) {
4965                         verbose(env, "Helper has invalid btf_id in R%d\n", regno);
4966                         return -EACCES;
4967                 }
4968                 meta->ret_btf = reg->btf;
4969                 meta->ret_btf_id = reg->btf_id;
4970         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK) {
4971                 if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_lock) {
4972                         if (process_spin_lock(env, regno, true))
4973                                 return -EACCES;
4974                 } else if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_unlock) {
4975                         if (process_spin_lock(env, regno, false))
4976                                 return -EACCES;
4977                 } else {
4978                         verbose(env, "verifier internal error\n");
4979                         return -EFAULT;
4980                 }
4981         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_FUNC) {
4982                 meta->subprogno = reg->subprogno;
4983         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
4984                 /* The access to this pointer is only checked when we hit the
4985                  * next is_mem_size argument below.
4986                  */
4987                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM);
4988         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
4989                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
4990
4991                 /* This is used to refine r0 return value bounds for helpers
4992                  * that enforce this value as an upper bound on return values.
4993                  * See do_refine_retval_range() for helpers that can refine
4994                  * the return value. C type of helper is u32 so we pull register
4995                  * bound from umax_value however, if negative verifier errors
4996                  * out. Only upper bounds can be learned because retval is an
4997                  * int type and negative retvals are allowed.
4998                  */
4999                 meta->msize_max_value = reg->umax_value;
5000
5001                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
5002                  * happens using its boundaries.
5003                  */
5004                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
5005                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
5006                          * mode so that the program is required to
5007                          * initialize all the memory that the helper could
5008                          * just partially fill up.
5009                          */
5010                         meta = NULL;
5011
5012                 if (reg->smin_value < 0) {
5013                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
5014                                 regno);
5015                         return -EACCES;
5016                 }
5017
5018                 if (reg->umin_value == 0) {
5019                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
5020                                                       zero_size_allowed,
5021                                                       meta);
5022                         if (err)
5023                                 return err;
5024                 }
5025
5026                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
5027                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
5028                                 regno);
5029                         return -EACCES;
5030                 }
5031                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
5032                                               reg->umax_value,
5033                                               zero_size_allowed, meta);
5034                 if (!err)
5035                         err = mark_chain_precision(env, regno);
5036         } else if (arg_type_is_alloc_size(arg_type)) {
5037                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
5038                         verbose(env, "R%d is not a known constant'\n",
5039                                 regno);
5040                         return -EACCES;
5041                 }
5042                 meta->mem_size = reg->var_off.value;
5043         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
5044                 int size = int_ptr_type_to_size(arg_type);
5045
5046                 err = check_helper_mem_access(env, regno, size, false, meta);
5047                 if (err)
5048                         return err;
5049                 err = check_ptr_alignment(env, reg, 0, size, true);
5050         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CONST_STR) {
5051                 struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
5052                 int map_off;
5053                 u64 map_addr;
5054                 char *str_ptr;
5055
5056                 if (!bpf_map_is_rdonly(map)) {
5057                         verbose(env, "R%d does not point to a readonly map'\n", regno);
5058                         return -EACCES;
5059                 }
5060
5061                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
5062                         verbose(env, "R%d is not a constant address'\n", regno);
5063                         return -EACCES;
5064                 }
5065
5066                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
5067                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
5068                         return -EACCES;
5069                 }
5070
5071                 err = check_map_access(env, regno, reg->off,
5072                                        map->value_size - reg->off, false);
5073                 if (err)
5074                         return err;
5075
5076                 map_off = reg->off + reg->var_off.value;
5077                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &map_addr, map_off);
5078                 if (err) {
5079                         verbose(env, "direct value access on string failed\n");
5080                         return err;
5081                 }
5082
5083                 str_ptr = (char *)(long)(map_addr);
5084                 if (!strnchr(str_ptr + map_off, map->value_size - map_off, 0)) {
5085                         verbose(env, "string is not zero-terminated\n");
5086                         return -EINVAL;
5087                 }
5088         }
5089
5090         return err;
5091 }
5092
5093 static bool may_update_sockmap(struct bpf_verifier_env *env, int func_id)
5094 {
5095         enum bpf_attach_type eatype = env->prog->expected_attach_type;
5096         enum bpf_prog_type type = resolve_prog_type(env->prog);
5097
5098         if (func_id != BPF_FUNC_map_update_elem)
5099                 return false;
5100
5101         /* It's not possible to get access to a locked struct sock in these
5102          * contexts, so updating is safe.
5103          */
5104         switch (type) {
5105         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
5106                 if (eatype == BPF_TRACE_ITER)
5107                         return true;
5108                 break;
5109         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
5110         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
5111         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
5112         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
5113         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
5114         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
5115         case BPF_PROG_TYPE_SK_LOOKUP:
5116                 return true;
5117         default:
5118                 break;
5119         }
5120
5121         verbose(env, "cannot update sockmap in this context\n");
5122         return false;
5123 }
5124
5125 static bool allow_tail_call_in_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
5126 {
5127         return env->prog->jit_requested && IS_ENABLED(CONFIG_X86_64);
5128 }
5129
5130 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
5131                                         struct bpf_map *map, int func_id)
5132 {
5133         if (!map)
5134                 return 0;
5135
5136         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
5137         switch (map->map_type) {
5138         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
5139                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
5140                         goto error;
5141                 break;
5142         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
5143                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
5144                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
5145                     func_id != BPF_FUNC_skb_output &&
5146                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value &&
5147                     func_id != BPF_FUNC_xdp_output)
5148                         goto error;
5149                 break;
5150         case BPF_MAP_TYPE_RINGBUF:
5151                 if (func_id != BPF_FUNC_ringbuf_output &&
5152                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_reserve &&
5153                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_submit &&
5154                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_discard &&
5155                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_query)
5156                         goto error;
5157                 break;
5158         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
5159                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
5160                         goto error;
5161                 break;
5162         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
5163                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
5164                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
5165                         goto error;
5166                 break;
5167         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
5168         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
5169                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
5170                         goto error;
5171                 break;
5172         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
5173         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH:
5174                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
5175                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
5176                         goto error;
5177                 break;
5178         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
5179          * appear.
5180          */
5181         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
5182                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
5183                         goto error;
5184                 break;
5185         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
5186                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
5187                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
5188                         goto error;
5189                 break;
5190         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
5191         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
5192                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
5193                         goto error;
5194                 break;
5195         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
5196                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
5197                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
5198                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
5199                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map &&
5200                     func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport &&
5201                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
5202                     !may_update_sockmap(env, func_id))
5203                         goto error;
5204                 break;
5205         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
5206                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
5207                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
5208                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
5209                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash &&
5210                     func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport &&
5211                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
5212                     !may_update_sockmap(env, func_id))
5213                         goto error;
5214                 break;
5215         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
5216                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
5217                         goto error;
5218                 break;
5219         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
5220         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
5221                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
5222                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
5223                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
5224                         goto error;
5225                 break;
5226         case BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE:
5227                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_storage_get &&
5228                     func_id != BPF_FUNC_sk_storage_delete)
5229                         goto error;
5230                 break;
5231         case BPF_MAP_TYPE_INODE_STORAGE:
5232                 if (func_id != BPF_FUNC_inode_storage_get &&
5233                     func_id != BPF_FUNC_inode_storage_delete)
5234                         goto error;
5235                 break;
5236         case BPF_MAP_TYPE_TASK_STORAGE:
5237                 if (func_id != BPF_FUNC_task_storage_get &&
5238                     func_id != BPF_FUNC_task_storage_delete)
5239                         goto error;
5240                 break;
5241         default:
5242                 break;
5243         }
5244
5245         /* ... and second from the function itself. */
5246         switch (func_id) {
5247         case BPF_FUNC_tail_call:
5248                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
5249                         goto error;
5250                 if (env->subprog_cnt > 1 && !allow_tail_call_in_subprogs(env)) {
5251                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in non-JITed programs with bpf-to-bpf calls\n");
5252                         return -EINVAL;
5253                 }
5254                 break;
5255         case BPF_FUNC_perf_event_read:
5256         case BPF_FUNC_perf_event_output:
5257         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
5258         case BPF_FUNC_skb_output:
5259         case BPF_FUNC_xdp_output:
5260                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
5261                         goto error;
5262                 break;
5263         case BPF_FUNC_get_stackid:
5264                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
5265                         goto error;
5266                 break;
5267         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
5268         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
5269                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
5270                         goto error;
5271                 break;
5272         case BPF_FUNC_redirect_map:
5273                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
5274                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH &&
5275                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
5276                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
5277                         goto error;
5278                 break;
5279         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
5280         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
5281         case BPF_FUNC_sock_map_update:
5282                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
5283                         goto error;
5284                 break;
5285         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
5286         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
5287         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
5288                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
5289                         goto error;
5290                 break;
5291         case BPF_FUNC_get_local_storage:
5292                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
5293                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
5294                         goto error;
5295                 break;
5296         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
5297                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY &&
5298                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP &&
5299                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
5300                         goto error;
5301                 break;
5302         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
5303         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
5304         case BPF_FUNC_map_push_elem:
5305                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
5306                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
5307                         goto error;
5308                 break;
5309         case BPF_FUNC_sk_storage_get:
5310         case BPF_FUNC_sk_storage_delete:
5311                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE)
5312                         goto error;
5313                 break;
5314         case BPF_FUNC_inode_storage_get:
5315         case BPF_FUNC_inode_storage_delete:
5316                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_INODE_STORAGE)
5317                         goto error;
5318                 break;
5319         case BPF_FUNC_task_storage_get:
5320         case BPF_FUNC_task_storage_delete:
5321                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_TASK_STORAGE)
5322                         goto error;
5323                 break;
5324         default:
5325                 break;
5326         }
5327
5328         return 0;
5329 error:
5330         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
5331                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
5332         return -EINVAL;
5333 }
5334
5335 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
5336 {
5337         int count = 0;
5338
5339         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5340                 count++;
5341         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5342                 count++;
5343         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5344                 count++;
5345         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5346                 count++;
5347         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5348                 count++;
5349
5350         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
5351          * which is sufficient for the helper functions we have
5352          * right now.
5353          */
5354         return count <= 1;
5355 }
5356
5357 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
5358                                     enum bpf_arg_type arg_next)
5359 {
5360         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
5361                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
5362                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
5363                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
5364 }
5365
5366 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
5367 {
5368         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
5369          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
5370          * to be paired, so make sure there's no buggy
5371          * helper function specification.
5372          */
5373         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
5374             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
5375             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
5376             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
5377             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
5378             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
5379                 return false;
5380
5381         return true;
5382 }
5383
5384 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
5385 {
5386         int count = 0;
5387
5388         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg1_type))
5389                 count++;
5390         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg2_type))
5391                 count++;
5392         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg3_type))
5393                 count++;
5394         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg4_type))
5395                 count++;
5396         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg5_type))
5397                 count++;
5398
5399         /* A reference acquiring function cannot acquire
5400          * another refcounted ptr.
5401          */
5402         if (may_be_acquire_function(func_id) && count)
5403                 return false;
5404
5405         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
5406          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
5407          */
5408         return count <= 1;
5409 }
5410
5411 static bool check_btf_id_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
5412 {
5413         int i;
5414
5415         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(fn->arg_type); i++) {
5416                 if (fn->arg_type[i] == ARG_PTR_TO_BTF_ID && !fn->arg_btf_id[i])
5417                         return false;
5418
5419                 if (fn->arg_type[i] != ARG_PTR_TO_BTF_ID && fn->arg_btf_id[i])
5420                         return false;
5421         }
5422
5423         return true;
5424 }
5425
5426 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
5427 {
5428         return check_raw_mode_ok(fn) &&
5429                check_arg_pair_ok(fn) &&
5430                check_btf_id_ok(fn) &&
5431                check_refcount_ok(fn, func_id) ? 0 : -EINVAL;
5432 }
5433
5434 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
5435  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
5436  */
5437 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
5438                                      struct bpf_func_state *state)
5439 {
5440         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
5441         int i;
5442
5443         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5444                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
5445                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
5446
5447         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5448                 if (!reg)
5449                         continue;
5450                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
5451                         __mark_reg_unknown(env, reg);
5452         }
5453 }
5454
5455 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
5456 {
5457         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
5458         int i;
5459
5460         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5461                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
5462 }
5463
5464 enum {
5465         AT_PKT_END = -1,
5466         BEYOND_PKT_END = -2,
5467 };
5468
5469 static void mark_pkt_end(struct bpf_verifier_state *vstate, int regn, bool range_open)
5470 {
5471         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5472         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regn];
5473
5474         if (reg->type != PTR_TO_PACKET)
5475                 /* PTR_TO_PACKET_META is not supported yet */
5476                 return;
5477
5478         /* The 'reg' is pkt > pkt_end or pkt >= pkt_end.
5479          * How far beyond pkt_end it goes is unknown.
5480          * if (!range_open) it's the case of pkt >= pkt_end
5481          * if (range_open) it's the case of pkt > pkt_end
5482          * hence this pointer is at least 1 byte bigger than pkt_end
5483          */
5484         if (range_open)
5485                 reg->range = BEYOND_PKT_END;
5486         else
5487                 reg->range = AT_PKT_END;
5488 }
5489
5490 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
5491                                    struct bpf_func_state *state,
5492                                    int ref_obj_id)
5493 {
5494         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
5495         int i;
5496
5497         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5498                 if (regs[i].ref_obj_id == ref_obj_id)
5499                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
5500
5501         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5502                 if (!reg)
5503                         continue;
5504                 if (reg->ref_obj_id == ref_obj_id)
5505                         __mark_reg_unknown(env, reg);
5506         }
5507 }
5508
5509 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
5510  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
5511  */
5512 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
5513                              int ref_obj_id)
5514 {
5515         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
5516         int err;
5517         int i;
5518
5519         err = release_reference_state(cur_func(env), ref_obj_id);
5520         if (err)
5521                 return err;
5522
5523         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5524                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], ref_obj_id);
5525
5526         return 0;
5527 }
5528
5529 static void clear_caller_saved_regs(struct bpf_verifier_env *env,
5530                                     struct bpf_reg_state *regs)
5531 {
5532         int i;
5533
5534         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
5535         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
5536                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
5537                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
5538         }
5539 }
5540
5541 typedef int (*set_callee_state_fn)(struct bpf_verifier_env *env,
5542                                    struct bpf_func_state *caller,
5543                                    struct bpf_func_state *callee,
5544                                    int insn_idx);
5545
5546 static int __check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
5547                              int *insn_idx, int subprog,
5548                              set_callee_state_fn set_callee_state_cb)
5549 {
5550         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
5551         struct bpf_func_info_aux *func_info_aux;
5552         struct bpf_func_state *caller, *callee;
5553         int err;
5554         bool is_global = false;
5555
5556         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
5557                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
5558                         state->curframe + 2);
5559                 return -E2BIG;
5560         }
5561
5562         caller = state->frame[state->curframe];
5563         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
5564                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
5565                         state->curframe + 1);
5566                 return -EFAULT;
5567         }
5568
5569         func_info_aux = env->prog->aux->func_info_aux;
5570         if (func_info_aux)
5571                 is_global = func_info_aux[subprog].linkage == BTF_FUNC_GLOBAL;
5572         err = btf_check_subprog_arg_match(env, subprog, caller->regs);
5573         if (err == -EFAULT)
5574                 return err;
5575         if (is_global) {
5576                 if (err) {
5577                         verbose(env, "Caller passes invalid args into func#%d\n",
5578                                 subprog);
5579                         return err;
5580                 } else {
5581                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
5582                                 verbose(env,
5583                                         "Func#%d is global and valid. Skipping.\n",
5584                                         subprog);
5585                         clear_caller_saved_regs(env, caller->regs);
5586
5587                         /* All global functions return a 64-bit SCALAR_VALUE */
5588                         mark_reg_unknown(env, caller->regs, BPF_REG_0);
5589                         caller->regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
5590
5591                         /* continue with next insn after call */
5592                         return 0;
5593                 }
5594         }
5595
5596         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
5597         if (!callee)
5598                 return -ENOMEM;
5599         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
5600
5601         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
5602          * into its own stack before reading from it.
5603          * callee can read/write into caller's stack
5604          */
5605         init_func_state(env, callee,
5606                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
5607                         *insn_idx /* callsite */,
5608                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
5609                         subprog /* subprog number within this prog */);
5610
5611         /* Transfer references to the callee */
5612         err = copy_reference_state(callee, caller);
5613         if (err)
5614                 return err;
5615
5616         err = set_callee_state_cb(env, caller, callee, *insn_idx);
5617         if (err)
5618                 return err;
5619
5620         clear_caller_saved_regs(env, caller->regs);
5621
5622         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
5623         state->curframe++;
5624
5625         /* and go analyze first insn of the callee */
5626         *insn_idx = env->subprog_info[subprog].start - 1;
5627
5628         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
5629                 verbose(env, "caller:\n");
5630                 print_verifier_state(env, caller);
5631                 verbose(env, "callee:\n");
5632                 print_verifier_state(env, callee);
5633         }
5634         return 0;
5635 }
5636
5637 int map_set_for_each_callback_args(struct bpf_verifier_env *env,
5638                                    struct bpf_func_state *caller,
5639                                    struct bpf_func_state *callee)
5640 {
5641         /* bpf_for_each_map_elem(struct bpf_map *map, void *callback_fn,
5642          *      void *callback_ctx, u64 flags);
5643          * callback_fn(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
5644          *      void *callback_ctx);
5645          */
5646         callee->regs[BPF_REG_1] = caller->regs[BPF_REG_1];
5647
5648         callee->regs[BPF_REG_2].type = PTR_TO_MAP_KEY;
5649         __mark_reg_known_zero(&callee->regs[BPF_REG_2]);
5650         callee->regs[BPF_REG_2].map_ptr = caller->regs[BPF_REG_1].map_ptr;
5651
5652         callee->regs[BPF_REG_3].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5653         __mark_reg_known_zero(&callee->regs[BPF_REG_3]);
5654         callee->regs[BPF_REG_3].map_ptr = caller->regs[BPF_REG_1].map_ptr;
5655
5656         /* pointer to stack or null */
5657         callee->regs[BPF_REG_4] = caller->regs[BPF_REG_3];
5658
5659         /* unused */
5660         __mark_reg_not_init(env, &callee->regs[BPF_REG_5]);
5661         return 0;
5662 }
5663
5664 static int set_callee_state(struct bpf_verifier_env *env,
5665                             struct bpf_func_state *caller,
5666                             struct bpf_func_state *callee, int insn_idx)
5667 {
5668         int i;
5669
5670         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
5671          * pointers, which connects us up to the liveness chain
5672          */
5673         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
5674                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
5675         return 0;
5676 }
5677
5678 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
5679                            int *insn_idx)
5680 {
5681         int subprog, target_insn;
5682
5683         target_insn = *insn_idx + insn->imm + 1;
5684         subprog = find_subprog(env, target_insn);
5685         if (subprog < 0) {
5686                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
5687                         target_insn);
5688                 return -EFAULT;
5689         }
5690
5691         return __check_func_call(env, insn, insn_idx, subprog, set_callee_state);
5692 }
5693
5694 static int set_map_elem_callback_state(struct bpf_verifier_env *env,
5695                                        struct bpf_func_state *caller,
5696                                        struct bpf_func_state *callee,
5697                                        int insn_idx)
5698 {
5699         struct bpf_insn_aux_data *insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
5700         struct bpf_map *map;
5701         int err;
5702
5703         if (bpf_map_ptr_poisoned(insn_aux)) {
5704                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
5705                 return -EINVAL;
5706         }
5707
5708         map = BPF_MAP_PTR(insn_aux->map_ptr_state);
5709         if (!map->ops->map_set_for_each_callback_args ||
5710             !map->ops->map_for_each_callback) {
5711                 verbose(env, "callback function not allowed for map\n");
5712                 return -ENOTSUPP;
5713         }
5714
5715         err = map->ops->map_set_for_each_callback_args(env, caller, callee);
5716         if (err)
5717                 return err;
5718
5719         callee->in_callback_fn = true;
5720         return 0;
5721 }
5722
5723 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
5724 {
5725         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
5726         struct bpf_func_state *caller, *callee;
5727         struct bpf_reg_state *r0;
5728         int err;
5729
5730         callee = state->frame[state->curframe];
5731         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
5732         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
5733                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
5734                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
5735                  * since these pointers are valid. Only current stack
5736                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
5737                  * but let's be conservative
5738                  */
5739                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
5740                 return -EINVAL;
5741         }
5742
5743         state->curframe--;
5744         caller = state->frame[state->curframe];
5745         if (callee->in_callback_fn) {
5746                 /* enforce R0 return value range [0, 1]. */
5747                 struct tnum range = tnum_range(0, 1);
5748
5749                 if (r0->type != SCALAR_VALUE) {
5750                         verbose(env, "R0 not a scalar value\n");
5751                         return -EACCES;
5752                 }
5753                 if (!tnum_in(range, r0->var_off)) {
5754                         verbose_invalid_scalar(env, r0, &range, "callback return", "R0");
5755                         return -EINVAL;
5756                 }
5757         } else {
5758                 /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
5759                 caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
5760         }
5761
5762         /* Transfer references to the caller */
5763         err = copy_reference_state(caller, callee);
5764         if (err)
5765                 return err;
5766
5767         *insn_idx = callee->callsite + 1;
5768         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
5769                 verbose(env, "returning from callee:\n");
5770                 print_verifier_state(env, callee);
5771                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
5772                 print_verifier_state(env, caller);
5773         }
5774         /* clear everything in the callee */
5775         free_func_state(callee);
5776         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
5777         return 0;
5778 }
5779
5780 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
5781                                    int func_id,
5782                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
5783 {
5784         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
5785
5786         if (ret_type != RET_INTEGER ||
5787             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
5788              func_id != BPF_FUNC_get_task_stack &&
5789              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str &&
5790              func_id != BPF_FUNC_probe_read_kernel_str &&
5791              func_id != BPF_FUNC_probe_read_user_str))
5792                 return;
5793
5794         ret_reg->smax_value = meta->msize_max_value;
5795         ret_reg->s32_max_value = meta->msize_max_value;
5796         ret_reg->smin_value = -MAX_ERRNO;
5797         ret_reg->s32_min_value = -MAX_ERRNO;
5798         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
5799         __reg_bound_offset(ret_reg);
5800         __update_reg_bounds(ret_reg);
5801 }
5802
5803 static int
5804 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
5805                 int func_id, int insn_idx)
5806 {
5807         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
5808         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
5809
5810         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
5811             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
5812             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
5813             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
5814             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
5815             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
5816             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
5817             func_id != BPF_FUNC_for_each_map_elem &&
5818             func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
5819                 return 0;
5820
5821         if (map == NULL) {
5822                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
5823                 return -EINVAL;
5824         }
5825
5826         /* In case of read-only, some additional restrictions
5827          * need to be applied in order to prevent altering the
5828          * state of the map from program side.
5829          */
5830         if ((map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) &&
5831             (func_id == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
5832              func_id == BPF_FUNC_map_update_elem ||
5833              func_id == BPF_FUNC_map_push_elem ||
5834              func_id == BPF_FUNC_map_pop_elem)) {
5835                 verbose(env, "write into map forbidden\n");
5836                 return -EACCES;
5837         }
5838
5839         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state))
5840                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
5841                                   !meta->map_ptr->bypass_spec_v1);
5842         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state) != meta->map_ptr)
5843                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
5844                                   !meta->map_ptr->bypass_spec_v1);
5845         return 0;
5846 }
5847
5848 static int
5849 record_func_key(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
5850                 int func_id, int insn_idx)
5851 {
5852         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
5853         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg;
5854         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
5855         struct tnum range;
5856         u64 val;
5857         int err;
5858
5859         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
5860                 return 0;
5861         if (!map || map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY) {
5862                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
5863                 return -EINVAL;
5864         }
5865
5866         range = tnum_range(0, map->max_entries - 1);
5867         reg = &regs[BPF_REG_3];
5868
5869         if (!register_is_const(reg) || !tnum_in(range, reg->var_off)) {
5870                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
5871                 return 0;
5872         }
5873
5874         err = mark_chain_precision(env, BPF_REG_3);
5875         if (err)
5876                 return err;
5877
5878         val = reg->var_off.value;
5879         if (bpf_map_key_unseen(aux))
5880                 bpf_map_key_store(aux, val);
5881         else if (!bpf_map_key_poisoned(aux) &&
5882                   bpf_map_key_immediate(aux) != val)
5883                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
5884         return 0;
5885 }
5886
5887 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
5888 {
5889         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
5890         int i;
5891
5892         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
5893                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
5894                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
5895         }
5896         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
5897 }
5898
5899 static int check_bpf_snprintf_call(struct bpf_verifier_env *env,
5900                                    struct bpf_reg_state *regs)
5901 {
5902         struct bpf_reg_state *fmt_reg = &regs[BPF_REG_3];
5903         struct bpf_reg_state *data_len_reg = &regs[BPF_REG_5];
5904         struct bpf_map *fmt_map = fmt_reg->map_ptr;
5905         int err, fmt_map_off, num_args;
5906         u64 fmt_addr;
5907         char *fmt;
5908
5909         /* data must be an array of u64 */
5910         if (data_len_reg->var_off.value % 8)
5911                 return -EINVAL;
5912         num_args = data_len_reg->var_off.value / 8;
5913
5914         /* fmt being ARG_PTR_TO_CONST_STR guarantees that var_off is const
5915          * and map_direct_value_addr is set.
5916          */
5917         fmt_map_off = fmt_reg->off + fmt_reg->var_off.value;
5918         err = fmt_map->ops->map_direct_value_addr(fmt_map, &fmt_addr,
5919                                                   fmt_map_off);
5920         if (err) {
5921                 verbose(env, "verifier bug\n");
5922                 return -EFAULT;
5923         }
5924         fmt = (char *)(long)fmt_addr + fmt_map_off;
5925
5926         /* We are also guaranteed that fmt+fmt_map_off is NULL terminated, we
5927          * can focus on validating the format specifiers.
5928          */
5929         err = bpf_bprintf_prepare(fmt, UINT_MAX, NULL, NULL, num_args);
5930         if (err < 0)
5931                 verbose(env, "Invalid format string\n");
5932
5933         return err;
5934 }
5935
5936 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
5937                              int *insn_idx_p)
5938 {
5939         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
5940         struct bpf_reg_state *regs;
5941         struct bpf_call_arg_meta meta;
5942         int insn_idx = *insn_idx_p;
5943         bool changes_data;
5944         int i, err, func_id;
5945
5946         /* find function prototype */
5947         func_id = insn->imm;
5948         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
5949                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
5950                         func_id);
5951                 return -EINVAL;
5952         }
5953
5954         if (env->ops->get_func_proto)
5955                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
5956         if (!fn) {
5957                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
5958                         func_id);
5959                 return -EINVAL;
5960         }
5961
5962         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
5963         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
5964                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
5965                 return -EINVAL;
5966         }
5967
5968         if (fn->allowed && !fn->allowed(env->prog)) {
5969                 verbose(env, "helper call is not allowed in probe\n");
5970                 return -EINVAL;
5971         }
5972
5973         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
5974         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
5975         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
5976                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
5977                         func_id_name(func_id), func_id);
5978                 return -EINVAL;
5979         }
5980
5981         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
5982         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
5983
5984         err = check_func_proto(fn, func_id);
5985         if (err) {
5986                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
5987                         func_id_name(func_id), func_id);
5988                 return err;
5989         }
5990
5991         meta.func_id = func_id;
5992         /* check args */
5993         for (i = 0; i < MAX_BPF_FUNC_REG_ARGS; i++) {
5994                 err = check_func_arg(env, i, &meta, fn);
5995                 if (err)
5996                         return err;
5997         }
5998
5999         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
6000         if (err)
6001                 return err;
6002
6003         err = record_func_key(env, &meta, func_id, insn_idx);
6004         if (err)
6005                 return err;
6006
6007         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
6008          * is inferred from register state.
6009          */
6010         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
6011                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
6012                                        BPF_WRITE, -1, false);
6013                 if (err)
6014                         return err;
6015         }
6016
6017         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
6018                 err = check_reference_leak(env);
6019                 if (err) {
6020                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
6021                         return err;
6022                 }
6023         } else if (is_release_function(func_id)) {
6024                 err = release_reference(env, meta.ref_obj_id);
6025                 if (err) {
6026                         verbose(env, "func %s#%d reference has not been acquired before\n",
6027                                 func_id_name(func_id), func_id);
6028                         return err;
6029                 }
6030         }
6031
6032         regs = cur_regs(env);
6033
6034         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
6035          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
6036          */
6037         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
6038             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
6039                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
6040                 return -EINVAL;
6041         }
6042
6043         if (func_id == BPF_FUNC_for_each_map_elem) {
6044                 err = __check_func_call(env, insn, insn_idx_p, meta.subprogno,
6045                                         set_map_elem_callback_state);
6046                 if (err < 0)
6047                         return -EINVAL;
6048         }
6049
6050         if (func_id == BPF_FUNC_snprintf) {
6051                 err = check_bpf_snprintf_call(env, regs);
6052                 if (err < 0)
6053                         return err;
6054         }
6055
6056         /* reset caller saved regs */
6057         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
6058                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6059                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
6060         }
6061
6062         /* helper call returns 64-bit value. */
6063         regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
6064
6065         /* update return register (already marked as written above) */
6066         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
6067                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
6068                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6069         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
6070                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
6071         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
6072                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
6073                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
6074                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6075                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
6076                  * can check 'value_size' boundary of memory access
6077                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
6078                  */
6079                 if (meta.map_ptr == NULL) {
6080                         verbose(env,
6081                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
6082                         return -EINVAL;
6083                 }
6084                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
6085                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
6086                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
6087                         if (map_value_has_spin_lock(meta.map_ptr))
6088                                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
6089                 } else {
6090                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
6091                 }
6092         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
6093                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6094                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
6095         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
6096                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6097                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL;
6098         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
6099                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6100                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
6101         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_ALLOC_MEM_OR_NULL) {
6102                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6103                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MEM_OR_NULL;
6104                 regs[BPF_REG_0].mem_size = meta.mem_size;
6105         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID_OR_NULL ||
6106                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID) {
6107                 const struct btf_type *t;
6108
6109                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6110                 t = btf_type_skip_modifiers(meta.ret_btf, meta.ret_btf_id, NULL);
6111                 if (!btf_type_is_struct(t)) {
6112                         u32 tsize;
6113                         const struct btf_type *ret;
6114                         const char *tname;
6115
6116                         /* resolve the type size of ksym. */
6117                         ret = btf_resolve_size(meta.ret_btf, t, &tsize);
6118                         if (IS_ERR(ret)) {
6119                                 tname = btf_name_by_offset(meta.ret_btf, t->name_off);
6120                                 verbose(env, "unable to resolve the size of type '%s': %ld\n",
6121                                         tname, PTR_ERR(ret));
6122                                 return -EINVAL;
6123                         }
6124                         regs[BPF_REG_0].type =
6125                                 fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID ?
6126                                 PTR_TO_MEM : PTR_TO_MEM_OR_NULL;
6127                         regs[BPF_REG_0].mem_size = tsize;
6128                 } else {
6129                         regs[BPF_REG_0].type =
6130                                 fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID ?
6131                                 PTR_TO_BTF_ID : PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL;
6132                         regs[BPF_REG_0].btf = meta.ret_btf;
6133                         regs[BPF_REG_0].btf_id = meta.ret_btf_id;
6134                 }
6135         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL ||
6136                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_BTF_ID) {
6137                 int ret_btf_id;
6138
6139                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6140                 regs[BPF_REG_0].type = fn->ret_type == RET_PTR_TO_BTF_ID ?
6141                                                      PTR_TO_BTF_ID :
6142                                                      PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL;
6143                 ret_btf_id = *fn->ret_btf_id;
6144                 if (ret_btf_id == 0) {
6145                         verbose(env, "invalid return type %d of func %s#%d\n",
6146                                 fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
6147                         return -EINVAL;
6148                 }
6149                 /* current BPF helper definitions are only coming from
6150                  * built-in code with type IDs from  vmlinux BTF
6151                  */
6152                 regs[BPF_REG_0].btf = btf_vmlinux;
6153                 regs[BPF_REG_0].btf_id = ret_btf_id;
6154         } else {
6155                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
6156                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
6157                 return -EINVAL;
6158         }
6159
6160         if (reg_type_may_be_null(regs[BPF_REG_0].type))
6161                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
6162
6163         if (is_ptr_cast_function(func_id)) {
6164                 /* For release_reference() */
6165                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = meta.ref_obj_id;
6166         } else if (is_acquire_function(func_id, meta.map_ptr)) {
6167                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
6168
6169                 if (id < 0)
6170                         return id;
6171                 /* For mark_ptr_or_null_reg() */
6172                 regs[BPF_REG_0].id = id;
6173                 /* For release_reference() */
6174                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = id;
6175         }
6176
6177         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
6178
6179         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
6180         if (err)
6181                 return err;
6182
6183         if ((func_id == BPF_FUNC_get_stack ||
6184              func_id == BPF_FUNC_get_task_stack) &&
6185             !env->prog->has_callchain_buf) {
6186                 const char *err_str;
6187
6188 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
6189                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
6190                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
6191 #else
6192                 err = -ENOTSUPP;
6193                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
6194 #endif
6195                 if (err) {
6196                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
6197                         return err;
6198                 }
6199
6200                 env->prog->has_callchain_buf = true;
6201         }
6202
6203         if (func_id == BPF_FUNC_get_stackid || func_id == BPF_FUNC_get_stack)
6204                 env->prog->call_get_stack = true;
6205
6206         if (changes_data)
6207                 clear_all_pkt_pointers(env);
6208         return 0;
6209 }
6210
6211 /* mark_btf_func_reg_size() is used when the reg size is determined by
6212  * the BTF func_proto's return value size and argument.
6213  */
6214 static void mark_btf_func_reg_size(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
6215                                    size_t reg_size)
6216 {
6217         struct bpf_reg_state *reg = &cur_regs(env)[regno];
6218
6219         if (regno == BPF_REG_0) {
6220                 /* Function return value */
6221                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
6222                 reg->subreg_def = reg_size == sizeof(u64) ?
6223                         DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
6224         } else {
6225                 /* Function argument */
6226                 if (reg_size == sizeof(u64)) {
6227                         mark_insn_zext(env, reg);
6228                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
6229                 } else {
6230                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ32);
6231                 }
6232         }
6233 }
6234
6235 static int check_kfunc_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6236 {
6237         const struct btf_type *t, *func, *func_proto, *ptr_type;
6238         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6239         const char *func_name, *ptr_type_name;
6240         u32 i, nargs, func_id, ptr_type_id;
6241         const struct btf_param *args;
6242         int err;
6243
6244         func_id = insn->imm;
6245         func = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func_id);
6246         func_name = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, func->name_off);
6247         func_proto = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func->type);
6248
6249         if (!env->ops->check_kfunc_call ||
6250             !env->ops->check_kfunc_call(func_id)) {
6251                 verbose(env, "calling kernel function %s is not allowed\n",
6252                         func_name);
6253                 return -EACCES;
6254         }
6255
6256         /* Check the arguments */
6257         err = btf_check_kfunc_arg_match(env, btf_vmlinux, func_id, regs);
6258         if (err)
6259                 return err;
6260
6261         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++)
6262                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6263
6264         /* Check return type */
6265         t = btf_type_skip_modifiers(btf_vmlinux, func_proto->type, NULL);
6266         if (btf_type_is_scalar(t)) {
6267                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6268                 mark_btf_func_reg_size(env, BPF_REG_0, t->size);
6269         } else if (btf_type_is_ptr(t)) {
6270                 ptr_type = btf_type_skip_modifiers(btf_vmlinux, t->type,
6271                                                    &ptr_type_id);
6272                 if (!btf_type_is_struct(ptr_type)) {
6273                         ptr_type_name = btf_name_by_offset(btf_vmlinux,
6274                                                            ptr_type->name_off);
6275                         verbose(env, "kernel function %s returns pointer type %s %s is not supported\n",
6276                                 func_name, btf_type_str(ptr_type),
6277                                 ptr_type_name);
6278                         return -EINVAL;
6279                 }
6280                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6281                 regs[BPF_REG_0].btf = btf_vmlinux;
6282                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_BTF_ID;
6283                 regs[BPF_REG_0].btf_id = ptr_type_id;
6284                 mark_btf_func_reg_size(env, BPF_REG_0, sizeof(void *));
6285         } /* else { add_kfunc_call() ensures it is btf_type_is_void(t) } */
6286
6287         nargs = btf_type_vlen(func_proto);
6288         args = (const struct btf_param *)(func_proto + 1);
6289         for (i = 0; i < nargs; i++) {
6290                 u32 regno = i + 1;
6291
6292                 t = btf_type_skip_modifiers(btf_vmlinux, args[i].type, NULL);
6293                 if (btf_type_is_ptr(t))
6294                         mark_btf_func_reg_size(env, regno, sizeof(void *));
6295                 else
6296                         /* scalar. ensured by btf_check_kfunc_arg_match() */
6297                         mark_btf_func_reg_size(env, regno, t->size);
6298         }
6299
6300         return 0;
6301 }
6302
6303 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
6304 {
6305         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
6306         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
6307
6308         if (b < 0)
6309                 return res > a;
6310         return res < a;
6311 }
6312
6313 static bool signed_add32_overflows(s32 a, s32 b)
6314 {
6315         /* Do the add in u32, where overflow is well-defined */
6316         s32 res = (s32)((u32)a + (u32)b);
6317
6318         if (b < 0)
6319                 return res > a;
6320         return res < a;
6321 }
6322
6323 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
6324 {
6325         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
6326         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
6327
6328         if (b < 0)
6329                 return res < a;
6330         return res > a;
6331 }
6332
6333 static bool signed_sub32_overflows(s32 a, s32 b)
6334 {
6335         /* Do the sub in u32, where overflow is well-defined */
6336         s32 res = (s32)((u32)a - (u32)b);
6337
6338         if (b < 0)
6339                 return res < a;
6340         return res > a;
6341 }
6342
6343 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
6344                                   const struct bpf_reg_state *reg,
6345                                   enum bpf_reg_type type)
6346 {
6347         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
6348         s64 val = reg->var_off.value;
6349         s64 smin = reg->smin_value;
6350
6351         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
6352                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
6353                         reg_type_str[type], val);
6354                 return false;
6355         }
6356
6357         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
6358                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
6359                         reg_type_str[type], reg->off);
6360                 return false;
6361         }
6362
6363         if (smin == S64_MIN) {
6364                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
6365                         reg_type_str[type]);
6366                 return false;
6367         }
6368
6369         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
6370                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
6371                         smin, reg_type_str[type]);
6372                 return false;
6373         }
6374
6375         return true;
6376 }
6377
6378 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
6379 {
6380         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
6381 }
6382
6383 enum {
6384         REASON_BOUNDS   = -1,
6385         REASON_TYPE     = -2,
6386         REASON_PATHS    = -3,
6387         REASON_LIMIT    = -4,
6388         REASON_STACK    = -5,
6389 };
6390
6391 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
6392                               u32 *alu_limit, bool mask_to_left)
6393 {
6394         u32 max = 0, ptr_limit = 0;
6395
6396         switch (ptr_reg->type) {
6397         case PTR_TO_STACK:
6398                 /* Offset 0 is out-of-bounds, but acceptable start for the
6399                  * left direction, see BPF_REG_FP. Also, unknown scalar
6400                  * offset where we would need to deal with min/max bounds is
6401                  * currently prohibited for unprivileged.
6402                  */
6403                 max = MAX_BPF_STACK + mask_to_left;
6404                 ptr_limit = -(ptr_reg->var_off.value + ptr_reg->off);
6405                 break;
6406         case PTR_TO_MAP_VALUE:
6407                 max = ptr_reg->map_ptr->value_size;
6408                 ptr_limit = (mask_to_left ?
6409                              ptr_reg->smin_value :
6410                              ptr_reg->umax_value) + ptr_reg->off;
6411                 break;
6412         default:
6413                 return REASON_TYPE;
6414         }
6415
6416         if (ptr_limit >= max)
6417                 return REASON_LIMIT;
6418         *alu_limit = ptr_limit;
6419         return 0;
6420 }
6421
6422 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
6423                                     const struct bpf_insn *insn)
6424 {
6425         return env->bypass_spec_v1 || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
6426 }
6427
6428 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
6429                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
6430 {
6431         /* If we arrived here from different branches with different
6432          * state or limits to sanitize, then this won't work.
6433          */
6434         if (aux->alu_state &&
6435             (aux->alu_state != alu_state ||
6436              aux->alu_limit != alu_limit))
6437                 return REASON_PATHS;
6438
6439         /* Corresponding fixup done in do_misc_fixups(). */
6440         aux->alu_state = alu_state;
6441         aux->alu_limit = alu_limit;
6442         return 0;
6443 }
6444
6445 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
6446                             struct bpf_insn *insn)
6447 {
6448         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
6449
6450         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
6451                 return 0;
6452
6453         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
6454 }
6455
6456 static bool sanitize_needed(u8 opcode)
6457 {
6458         return opcode == BPF_ADD || opcode == BPF_SUB;
6459 }
6460
6461 struct bpf_sanitize_info {
6462         struct bpf_insn_aux_data aux;
6463         bool mask_to_left;
6464 };
6465
6466 static struct bpf_verifier_state *
6467 sanitize_speculative_path(struct bpf_verifier_env *env,
6468                           const struct bpf_insn *insn,
6469                           u32 next_idx, u32 curr_idx)
6470 {
6471         struct bpf_verifier_state *branch;
6472         struct bpf_reg_state *regs;
6473
6474         branch = push_stack(env, next_idx, curr_idx, true);
6475         if (branch && insn) {
6476                 regs = branch->frame[branch->curframe]->regs;
6477                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
6478                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
6479                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
6480                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
6481                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->src_reg);
6482                 }
6483         }
6484         return branch;
6485 }
6486
6487 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
6488                             struct bpf_insn *insn,
6489                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
6490                             const struct bpf_reg_state *off_reg,
6491                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
6492                             struct bpf_sanitize_info *info,
6493                             const bool commit_window)
6494 {
6495         struct bpf_insn_aux_data *aux = commit_window ? cur_aux(env) : &info->aux;
6496         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
6497         bool off_is_imm = tnum_is_const(off_reg->var_off);
6498         bool off_is_neg = off_reg->smin_value < 0;
6499         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
6500         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6501         u32 alu_state, alu_limit;
6502         struct bpf_reg_state tmp;
6503         bool ret;
6504         int err;
6505
6506         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
6507                 return 0;
6508
6509         /* We already marked aux for masking from non-speculative
6510          * paths, thus we got here in the first place. We only care
6511          * to explore bad access from here.
6512          */
6513         if (vstate->speculative)
6514                 goto do_sim;
6515
6516         if (!commit_window) {
6517                 if (!tnum_is_const(off_reg->var_off) &&
6518                     (off_reg->smin_value < 0) != (off_reg->smax_value < 0))
6519                         return REASON_BOUNDS;
6520
6521                 info->mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
6522                                      (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
6523         }
6524
6525         err = retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, info->mask_to_left);
6526         if (err < 0)
6527                 return err;
6528
6529         if (commit_window) {
6530                 /* In commit phase we narrow the masking window based on
6531                  * the observed pointer move after the simulated operation.
6532                  */
6533                 alu_state = info->aux.alu_state;
6534                 alu_limit = abs(info->aux.alu_limit - alu_limit);
6535         } else {
6536                 alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
6537                 alu_state |= off_is_imm ? BPF_ALU_IMMEDIATE : 0;
6538                 alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
6539                              BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
6540
6541                 /* Limit pruning on unknown scalars to enable deep search for
6542                  * potential masking differences from other program paths.
6543                  */
6544                 if (!off_is_imm)
6545                         env->explore_alu_limits = true;
6546         }
6547
6548         err = update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit);
6549         if (err < 0)
6550                 return err;
6551 do_sim:
6552         /* If we're in commit phase, we're done here given we already
6553          * pushed the truncated dst_reg into the speculative verification
6554          * stack.
6555          *
6556          * Also, when register is a known constant, we rewrite register-based
6557          * operation to immediate-based, and thus do not need masking (and as
6558          * a consequence, do not need to simulate the zero-truncation either).
6559          */
6560         if (commit_window || off_is_imm)
6561                 return 0;
6562
6563         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
6564          * speculative execution from truncation as a result of
6565          * masking when off was not within expected range. If off
6566          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
6567          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
6568          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
6569          * and truncated reg-based in the other in order to explore
6570          * bad access.
6571          */
6572         if (!ptr_is_dst_reg) {
6573                 tmp = *dst_reg;
6574                 *dst_reg = *ptr_reg;
6575         }
6576         ret = sanitize_speculative_path(env, NULL, env->insn_idx + 1,
6577                                         env->insn_idx);
6578         if (!ptr_is_dst_reg && ret)
6579                 *dst_reg = tmp;
6580         return !ret ? REASON_STACK : 0;
6581 }
6582
6583 static void sanitize_mark_insn_seen(struct bpf_verifier_env *env)
6584 {
6585         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
6586
6587         /* If we simulate paths under speculation, we don't update the
6588          * insn as 'seen' such that when we verify unreachable paths in
6589          * the non-speculative domain, sanitize_dead_code() can still
6590          * rewrite/sanitize them.
6591          */
6592         if (!vstate->speculative)
6593                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = env->pass_cnt;
6594 }
6595
6596 static int sanitize_err(struct bpf_verifier_env *env,
6597                         const struct bpf_insn *insn, int reason,
6598                         const struct bpf_reg_state *off_reg,
6599                         const struct bpf_reg_state *dst_reg)
6600 {
6601         static const char *err = "pointer arithmetic with it prohibited for !root";
6602         const char *op = BPF_OP(insn->code) == BPF_ADD ? "add" : "sub";
6603         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
6604
6605         switch (reason) {
6606         case REASON_BOUNDS:
6607                 verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, %s\n",
6608                         off_reg == dst_reg ? dst : src, err);
6609                 break;
6610         case REASON_TYPE:
6611                 verbose(env, "R%d has pointer with unsupported alu operation, %s\n",
6612                         off_reg == dst_reg ? src : dst, err);
6613                 break;
6614         case REASON_PATHS:
6615                 verbose(env, "R%d tried to %s from different maps, paths or scalars, %s\n",
6616                         dst, op, err);
6617                 break;
6618         case REASON_LIMIT:
6619                 verbose(env, "R%d tried to %s beyond pointer bounds, %s\n",
6620                         dst, op, err);
6621                 break;
6622         case REASON_STACK:
6623                 verbose(env, "R%d could not be pushed for speculative verification, %s\n",
6624                         dst, err);
6625                 break;
6626         default:
6627                 verbose(env, "verifier internal error: unknown reason (%d)\n",
6628                         reason);
6629                 break;
6630         }
6631
6632         return -EACCES;
6633 }
6634
6635 /* check that stack access falls within stack limits and that 'reg' doesn't
6636  * have a variable offset.
6637  *
6638  * Variable offset is prohibited for unprivileged mode for simplicity since it
6639  * requires corresponding support in Spectre masking for stack ALU.  See also
6640  * retrieve_ptr_limit().
6641  *
6642  *
6643  * 'off' includes 'reg->off'.
6644  */
6645 static int check_stack_access_for_ptr_arithmetic(
6646                                 struct bpf_verifier_env *env,
6647                                 int regno,
6648                                 const struct bpf_reg_state *reg,
6649                                 int off)
6650 {
6651         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
6652                 char tn_buf[48];
6653
6654                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
6655                 verbose(env, "R%d variable stack access prohibited for !root, var_off=%s off=%d\n",
6656                         regno, tn_buf, off);
6657                 return -EACCES;
6658         }
6659
6660         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
6661                 verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
6662                         "prohibited for !root; off=%d\n", regno, off);
6663                 return -EACCES;
6664         }
6665
6666         return 0;
6667 }
6668
6669 static int sanitize_check_bounds(struct bpf_verifier_env *env,
6670                                  const struct bpf_insn *insn,
6671                                  const struct bpf_reg_state *dst_reg)
6672 {
6673         u32 dst = insn->dst_reg;
6674
6675         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
6676          * in order to be able to sanitize access later on.
6677          */
6678         if (env->bypass_spec_v1)
6679                 return 0;
6680
6681         switch (dst_reg->type) {
6682         case PTR_TO_STACK:
6683                 if (check_stack_access_for_ptr_arithmetic(env, dst, dst_reg,
6684                                         dst_reg->off + dst_reg->var_off.value))
6685                         return -EACCES;
6686                 break;
6687         case PTR_TO_MAP_VALUE:
6688                 if (check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
6689                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
6690                                 "prohibited for !root\n", dst);
6691                         return -EACCES;
6692                 }
6693                 break;
6694         default:
6695                 break;
6696         }
6697
6698         return 0;
6699 }
6700
6701 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
6702  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
6703  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
6704  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
6705  */
6706 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
6707                                    struct bpf_insn *insn,
6708                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
6709                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
6710 {
6711         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
6712         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
6713         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
6714         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
6715         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
6716             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
6717         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
6718             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
6719         struct bpf_sanitize_info info = {};
6720         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6721         u32 dst = insn->dst_reg;
6722         int ret;
6723
6724         dst_reg = &regs[dst];
6725
6726         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
6727             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
6728                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
6729                  * e.g. dead branches.
6730                  */
6731                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
6732                 return 0;
6733         }
6734
6735         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
6736                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
6737                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
6738                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
6739                         return 0;
6740                 }
6741
6742                 verbose(env,
6743                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
6744                         dst);
6745                 return -EACCES;
6746         }
6747
6748         switch (ptr_reg->type) {
6749         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
6750                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
6751                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
6752                 return -EACCES;
6753         case CONST_PTR_TO_MAP:
6754                 /* smin_val represents the known value */
6755                 if (known && smin_val == 0 && opcode == BPF_ADD)
6756                         break;
6757                 fallthrough;
6758         case PTR_TO_PACKET_END:
6759         case PTR_TO_SOCKET:
6760         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
6761         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
6762         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
6763         case PTR_TO_TCP_SOCK:
6764         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
6765         case PTR_TO_XDP_SOCK:
6766                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
6767                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
6768                 return -EACCES;
6769         default:
6770                 break;
6771         }
6772
6773         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
6774          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
6775          */
6776         dst_reg->type = ptr_reg->type;
6777         dst_reg->id = ptr_reg->id;
6778
6779         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
6780             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
6781                 return -EINVAL;
6782
6783         /* pointer types do not carry 32-bit bounds at the moment. */
6784         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
6785
6786         if (sanitize_needed(opcode)) {
6787                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, off_reg, dst_reg,
6788                                        &info, false);
6789                 if (ret < 0)
6790                         return sanitize_err(env, insn, ret, off_reg, dst_reg);
6791         }
6792
6793         switch (opcode) {
6794         case BPF_ADD:
6795                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
6796                  * the s32 'off' field
6797                  */
6798                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
6799                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
6800                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
6801                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
6802                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
6803                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
6804                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
6805                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
6806                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
6807                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6808                         break;
6809                 }
6810                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
6811                  * == 0, since it's a scalar.
6812                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
6813                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
6814                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
6815                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
6816                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
6817                  * from ptr_reg.
6818                  */
6819                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
6820                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
6821                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
6822                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
6823                 } else {
6824                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
6825                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
6826                 }
6827                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
6828                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
6829                         dst_reg->umin_value = 0;
6830                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
6831                 } else {
6832                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
6833                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
6834                 }
6835                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
6836                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
6837                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6838                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
6839                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
6840                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
6841                         memset(&dst_reg->raw, 0, sizeof(dst_reg->raw));
6842                 }
6843                 break;
6844         case BPF_SUB:
6845                 if (dst_reg == off_reg) {
6846                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
6847                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
6848                                 dst);
6849                         return -EACCES;
6850                 }
6851                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
6852                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
6853                  * be able to deal with it.
6854                  */
6855                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
6856                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
6857                                 dst);
6858                         return -EACCES;
6859                 }
6860                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
6861                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
6862                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
6863                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
6864                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
6865                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
6866                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
6867                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
6868                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
6869                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
6870                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6871                         break;
6872                 }
6873                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
6874                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
6875                  */
6876                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
6877                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
6878                         /* Overflow possible, we know nothing */
6879                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
6880                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
6881                 } else {
6882                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
6883                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
6884                 }
6885                 if (umin_ptr < umax_val) {
6886                         /* Overflow possible, we know nothing */
6887                         dst_reg->umin_value = 0;
6888                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
6889                 } else {
6890                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
6891                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
6892                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
6893                 }
6894                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
6895                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
6896                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6897                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
6898                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
6899                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
6900                         if (smin_val < 0)
6901                                 memset(&dst_reg->raw, 0, sizeof(dst_reg->raw));
6902                 }
6903                 break;
6904         case BPF_AND:
6905         case BPF_OR:
6906         case BPF_XOR:
6907                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
6908                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
6909                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
6910                 return -EACCES;
6911         default:
6912                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
6913                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
6914                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
6915                 return -EACCES;
6916         }
6917
6918         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
6919                 return -EINVAL;
6920
6921         __update_reg_bounds(dst_reg);
6922         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
6923         __reg_bound_offset(dst_reg);
6924
6925         if (sanitize_check_bounds(env, insn, dst_reg) < 0)
6926                 return -EACCES;
6927         if (sanitize_needed(opcode)) {
6928                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, dst_reg, off_reg, dst_reg,
6929                                        &info, true);
6930                 if (ret < 0)
6931                         return sanitize_err(env, insn, ret, off_reg, dst_reg);
6932         }
6933
6934         return 0;
6935 }
6936
6937 static void scalar32_min_max_add(struct bpf_reg_state *dst_reg,
6938                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
6939 {
6940         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
6941         s32 smax_val = src_reg->s32_max_value;
6942         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
6943         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
6944
6945         if (signed_add32_overflows(dst_reg->s32_min_value, smin_val) ||
6946             signed_add32_overflows(dst_reg->s32_max_value, smax_val)) {
6947                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
6948                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
6949         } else {
6950                 dst_reg->s32_min_value += smin_val;
6951                 dst_reg->s32_max_value += smax_val;
6952         }
6953         if (dst_reg->u32_min_value + umin_val < umin_val ||
6954             dst_reg->u32_max_value + umax_val < umax_val) {
6955                 dst_reg->u32_min_value = 0;
6956                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
6957         } else {
6958                 dst_reg->u32_min_value += umin_val;
6959                 dst_reg->u32_max_value += umax_val;
6960         }
6961 }
6962
6963 static void scalar_min_max_add(struct bpf_reg_state *dst_reg,
6964                                struct bpf_reg_state *src_reg)
6965 {
6966         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
6967         s64 smax_val = src_reg->smax_value;
6968         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
6969         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
6970
6971         if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
6972             signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
6973                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
6974                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
6975         } else {
6976                 dst_reg->smin_value += smin_val;
6977                 dst_reg->smax_value += smax_val;
6978         }
6979         if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
6980             dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
6981                 dst_reg->umin_value = 0;
6982                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
6983         } else {
6984                 dst_reg->umin_value += umin_val;
6985                 dst_reg->umax_value += umax_val;
6986         }
6987 }
6988
6989 static void scalar32_min_max_sub(struct bpf_reg_state *dst_reg,
6990                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
6991 {
6992         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
6993         s32 smax_val = src_reg->s32_max_value;
6994         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
6995         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
6996
6997         if (signed_sub32_overflows(dst_reg->s32_min_value, smax_val) ||
6998             signed_sub32_overflows(dst_reg->s32_max_value, smin_val)) {
6999                 /* Overflow possible, we know nothing */
7000                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7001                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7002         } else {
7003                 dst_reg->s32_min_value -= smax_val;
7004                 dst_reg->s32_max_value -= smin_val;
7005         }
7006         if (dst_reg->u32_min_value < umax_val) {
7007                 /* Overflow possible, we know nothing */
7008                 dst_reg->u32_min_value = 0;
7009                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
7010         } else {
7011                 /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
7012                 dst_reg->u32_min_value -= umax_val;
7013                 dst_reg->u32_max_value -= umin_val;
7014         }
7015 }
7016
7017 static void scalar_min_max_sub(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7018                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7019 {
7020         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7021         s64 smax_val = src_reg->smax_value;
7022         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7023         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7024
7025         if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
7026             signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
7027                 /* Overflow possible, we know nothing */
7028                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7029                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7030         } else {
7031                 dst_reg->smin_value -= smax_val;
7032                 dst_reg->smax_value -= smin_val;
7033         }
7034         if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
7035                 /* Overflow possible, we know nothing */
7036                 dst_reg->umin_value = 0;
7037                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7038         } else {
7039                 /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
7040                 dst_reg->umin_value -= umax_val;
7041                 dst_reg->umax_value -= umin_val;
7042         }
7043 }
7044
7045 static void scalar32_min_max_mul(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7046                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7047 {
7048         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7049         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7050         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7051
7052         if (smin_val < 0 || dst_reg->s32_min_value < 0) {
7053                 /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
7054                 __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7055                 return;
7056         }
7057         /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
7058          * copy the result to signed (unless it exceeds S32_MAX).
7059          */
7060         if (umax_val > U16_MAX || dst_reg->u32_max_value > U16_MAX) {
7061                 /* Potential overflow, we know nothing */
7062                 __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7063                 return;
7064         }
7065         dst_reg->u32_min_value *= umin_val;
7066         dst_reg->u32_max_value *= umax_val;
7067         if (dst_reg->u32_max_value > S32_MAX) {
7068                 /* Overflow possible, we know nothing */
7069                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7070                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7071         } else {
7072                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7073                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7074         }
7075 }
7076
7077 static void scalar_min_max_mul(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7078                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7079 {
7080         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7081         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7082         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7083
7084         if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
7085                 /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
7086                 __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7087                 return;
7088         }
7089         /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
7090          * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
7091          */
7092         if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
7093                 /* Potential overflow, we know nothing */
7094                 __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7095                 return;
7096         }
7097         dst_reg->umin_value *= umin_val;
7098         dst_reg->umax_value *= umax_val;
7099         if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
7100                 /* Overflow possible, we know nothing */
7101                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7102                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7103         } else {
7104                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7105                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7106         }
7107 }
7108
7109 static void scalar32_min_max_and(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7110                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7111 {
7112         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
7113         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
7114         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7115         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7116         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7117
7118         if (src_known && dst_known) {
7119                 __mark_reg32_known(dst_reg, var32_off.value);
7120                 return;
7121         }
7122
7123         /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
7124          * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
7125          */
7126         dst_reg->u32_min_value = var32_off.value;
7127         dst_reg->u32_max_value = min(dst_reg->u32_max_value, umax_val);
7128         if (dst_reg->s32_min_value < 0 || smin_val < 0) {
7129                 /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
7130                  * ain't nobody got time for that.
7131                  */
7132                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7133                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7134         } else {
7135                 /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
7136                  * cast result into s64.
7137                  */
7138                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7139                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7140         }
7141 }
7142
7143 static void scalar_min_max_and(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7144                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7145 {
7146         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
7147         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
7148         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7149         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7150
7151         if (src_known && dst_known) {
7152                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value);
7153                 return;
7154         }
7155
7156         /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
7157          * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
7158          */
7159         dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
7160         dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
7161         if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
7162                 /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
7163                  * ain't nobody got time for that.
7164                  */
7165                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7166                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7167         } else {
7168                 /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
7169                  * cast result into s64.
7170                  */
7171                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7172                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7173         }
7174         /* We may learn something more from the var_off */
7175         __update_reg_bounds(dst_reg);
7176 }
7177
7178 static void scalar32_min_max_or(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7179                                 struct bpf_reg_state *src_reg)
7180 {
7181         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
7182         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
7183         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7184         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7185         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7186
7187         if (src_known && dst_known) {
7188                 __mark_reg32_known(dst_reg, var32_off.value);
7189                 return;
7190         }
7191
7192         /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
7193          * maximum of the operands' minima
7194          */
7195         dst_reg->u32_min_value = max(dst_reg->u32_min_value, umin_val);
7196         dst_reg->u32_max_value = var32_off.value | var32_off.mask;
7197         if (dst_reg->s32_min_value < 0 || smin_val < 0) {
7198                 /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
7199                  * ain't nobody got time for that.
7200                  */
7201                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7202                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7203         } else {
7204                 /* ORing two positives gives a positive, so safe to
7205                  * cast result into s64.
7206                  */
7207                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7208                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7209         }
7210 }
7211
7212 static void scalar_min_max_or(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7213                               struct bpf_reg_state *src_reg)
7214 {
7215         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
7216         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
7217         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7218         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7219
7220         if (src_known && dst_known) {
7221                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value);
7222                 return;
7223         }
7224
7225         /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
7226          * maximum of the operands' minima
7227          */
7228         dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
7229         dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value | dst_reg->var_off.mask;
7230         if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
7231                 /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
7232                  * ain't nobody got time for that.
7233                  */
7234                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7235                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7236         } else {
7237                 /* ORing two positives gives a positive, so safe to
7238                  * cast result into s64.
7239                  */
7240                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7241                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7242         }
7243         /* We may learn something more from the var_off */
7244         __update_reg_bounds(dst_reg);
7245 }
7246
7247 static void scalar32_min_max_xor(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7248                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7249 {
7250         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
7251         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
7252         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7253         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7254
7255         if (src_known && dst_known) {
7256                 __mark_reg32_known(dst_reg, var32_off.value);
7257                 return;
7258         }
7259
7260         /* We get both minimum and maximum from the var32_off. */
7261         dst_reg->u32_min_value = var32_off.value;
7262         dst_reg->u32_max_value = var32_off.value | var32_off.mask;
7263
7264         if (dst_reg->s32_min_value >= 0 && smin_val >= 0) {
7265                 /* XORing two positive sign numbers gives a positive,
7266                  * so safe to cast u32 result into s32.
7267                  */
7268                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7269                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7270         } else {
7271                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7272                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7273         }
7274 }
7275
7276 static void scalar_min_max_xor(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7277                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7278 {
7279         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
7280         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
7281         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7282
7283         if (src_known && dst_known) {
7284                 /* dst_reg->var_off.value has been updated earlier */
7285                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value);
7286                 return;
7287         }
7288
7289         /* We get both minimum and maximum from the var_off. */
7290         dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
7291         dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value | dst_reg->var_off.mask;
7292
7293         if (dst_reg->smin_value >= 0 && smin_val >= 0) {
7294                 /* XORing two positive sign numbers gives a positive,
7295                  * so safe to cast u64 result into s64.
7296                  */
7297                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7298                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7299         } else {
7300                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7301                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7302         }
7303
7304         __update_reg_bounds(dst_reg);
7305 }
7306
7307 static void __scalar32_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7308                                    u64 umin_val, u64 umax_val)
7309 {
7310         /* We lose all sign bit information (except what we can pick
7311          * up from var_off)
7312          */
7313         dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7314         dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7315         /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
7316         if (umax_val > 31 || dst_reg->u32_max_value > 1ULL << (31 - umax_val)) {
7317                 dst_reg->u32_min_value = 0;
7318                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
7319         } else {
7320                 dst_reg->u32_min_value <<= umin_val;
7321                 dst_reg->u32_max_value <<= umax_val;
7322         }
7323 }
7324
7325 static void scalar32_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7326                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7327 {
7328         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7329         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7330         /* u32 alu operation will zext upper bits */
7331         struct tnum subreg = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7332
7333         __scalar32_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
7334         dst_reg->var_off = tnum_subreg(tnum_lshift(subreg, umin_val));
7335         /* Not required but being careful mark reg64 bounds as unknown so
7336          * that we are forced to pick them up from tnum and zext later and
7337          * if some path skips this step we are still safe.
7338          */
7339         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7340         __update_reg32_bounds(dst_reg);
7341 }
7342
7343 static void __scalar64_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7344                                    u64 umin_val, u64 umax_val)
7345 {
7346         /* Special case <<32 because it is a common compiler pattern to sign
7347          * extend subreg by doing <<32 s>>32. In this case if 32bit bounds are
7348          * positive we know this shift will also be positive so we can track
7349          * bounds correctly. Otherwise we lose all sign bit information except
7350          * what we can pick up from var_off. Perhaps we can generalize this
7351          * later to shifts of any length.
7352          */
7353         if (umin_val == 32 && umax_val == 32 && dst_reg->s32_max_value >= 0)
7354                 dst_reg->smax_value = (s64)dst_reg->s32_max_value << 32;
7355         else
7356                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7357
7358         if (umin_val == 32 && umax_val == 32 && dst_reg->s32_min_value >= 0)
7359                 dst_reg->smin_value = (s64)dst_reg->s32_min_value << 32;
7360         else
7361                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7362
7363         /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
7364         if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
7365                 dst_reg->umin_value = 0;
7366                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7367         } else {
7368                 dst_reg->umin_value <<= umin_val;
7369                 dst_reg->umax_value <<= umax_val;
7370         }
7371 }
7372
7373 static void scalar_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7374                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7375 {
7376         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7377         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7378
7379         /* scalar64 calc uses 32bit unshifted bounds so must be called first */
7380         __scalar64_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
7381         __scalar32_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
7382
7383         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
7384         /* We may learn something more from the var_off */
7385         __update_reg_bounds(dst_reg);
7386 }
7387
7388 static void scalar32_min_max_rsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7389                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7390 {
7391         struct tnum subreg = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7392         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7393         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7394
7395         /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
7396          * be negative, then either:
7397          * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
7398          *    unknown, so we lose our signed bounds
7399          * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
7400          *    signed bounds
7401          * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
7402          *    about the result
7403          * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
7404          * unsigned bounds capture the signed bounds.
7405          * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
7406          * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
7407          * var_off of the result.
7408          */
7409         dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7410         dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7411
7412         dst_reg->var_off = tnum_rshift(subreg, umin_val);
7413         dst_reg->u32_min_value >>= umax_val;
7414         dst_reg->u32_max_value >>= umin_val;
7415
7416         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7417         __update_reg32_bounds(dst_reg);
7418 }
7419
7420 static void scalar_min_max_rsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7421                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7422 {
7423         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7424         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7425
7426         /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
7427          * be negative, then either:
7428          * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
7429          *    unknown, so we lose our signed bounds
7430          * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
7431          *    signed bounds
7432          * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
7433          *    about the result
7434          * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
7435          * unsigned bounds capture the signed bounds.
7436          * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
7437          * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
7438          * var_off of the result.
7439          */
7440         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7441         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7442         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
7443         dst_reg->umin_value >>= umax_val;
7444         dst_reg->umax_value >>= umin_val;
7445
7446         /* Its not easy to operate on alu32 bounds here because it depends
7447          * on bits being shifted in. Take easy way out and mark unbounded
7448          * so we can recalculate later from tnum.
7449          */
7450         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7451         __update_reg_bounds(dst_reg);
7452 }
7453
7454 static void scalar32_min_max_arsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7455                                   struct bpf_reg_state *src_reg)
7456 {
7457         u64 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7458
7459         /* Upon reaching here, src_known is true and
7460          * umax_val is equal to umin_val.
7461          */
7462         dst_reg->s32_min_value = (u32)(((s32)dst_reg->s32_min_value) >> umin_val);
7463         dst_reg->s32_max_value = (u32)(((s32)dst_reg->s32_max_value) >> umin_val);
7464
7465         dst_reg->var_off = tnum_arshift(tnum_subreg(dst_reg->var_off), umin_val, 32);
7466
7467         /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
7468          * dst_reg var_off to refine the result.
7469          */
7470         dst_reg->u32_min_value = 0;
7471         dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
7472
7473         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7474         __update_reg32_bounds(dst_reg);
7475 }
7476
7477 static void scalar_min_max_arsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7478                                 struct bpf_reg_state *src_reg)
7479 {
7480         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7481
7482         /* Upon reaching here, src_known is true and umax_val is equal
7483          * to umin_val.
7484          */
7485         dst_reg->smin_value >>= umin_val;
7486         dst_reg->smax_value >>= umin_val;
7487
7488         dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val, 64);
7489
7490         /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
7491          * dst_reg var_off to refine the result.
7492          */
7493         dst_reg->umin_value = 0;
7494         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7495
7496         /* Its not easy to operate on alu32 bounds here because it depends
7497          * on bits being shifted in from upper 32-bits. Take easy way out
7498          * and mark unbounded so we can recalculate later from tnum.
7499          */
7500         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7501         __update_reg_bounds(dst_reg);
7502 }
7503
7504 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
7505  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
7506  * need extra checks in the 32-bit case.
7507  */
7508 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
7509                                       struct bpf_insn *insn,
7510                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
7511                                       struct bpf_reg_state src_reg)
7512 {
7513         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
7514         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7515         bool src_known;
7516         s64 smin_val, smax_val;
7517         u64 umin_val, umax_val;
7518         s32 s32_min_val, s32_max_val;
7519         u32 u32_min_val, u32_max_val;
7520         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
7521         bool alu32 = (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64);
7522         int ret;
7523
7524         smin_val = src_reg.smin_value;
7525         smax_val = src_reg.smax_value;
7526         umin_val = src_reg.umin_value;
7527         umax_val = src_reg.umax_value;
7528
7529         s32_min_val = src_reg.s32_min_value;
7530         s32_max_val = src_reg.s32_max_value;
7531         u32_min_val = src_reg.u32_min_value;
7532         u32_max_val = src_reg.u32_max_value;
7533
7534         if (alu32) {
7535                 src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg.var_off);
7536                 if ((src_known &&
7537                      (s32_min_val != s32_max_val || u32_min_val != u32_max_val)) ||
7538                     s32_min_val > s32_max_val || u32_min_val > u32_max_val) {
7539                         /* Taint dst register if offset had invalid bounds
7540                          * derived from e.g. dead branches.
7541                          */
7542                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
7543                         return 0;
7544                 }
7545         } else {
7546                 src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
7547                 if ((src_known &&
7548                      (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
7549                     smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
7550                         /* Taint dst register if offset had invalid bounds
7551                          * derived from e.g. dead branches.
7552                          */
7553                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
7554                         return 0;
7555                 }
7556         }
7557
7558         if (!src_known &&
7559             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
7560                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
7561                 return 0;
7562         }
7563
7564         if (sanitize_needed(opcode)) {
7565                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
7566                 if (ret < 0)
7567                         return sanitize_err(env, insn, ret, NULL, NULL);
7568         }
7569
7570         /* Calculate sign/unsigned bounds and tnum for alu32 and alu64 bit ops.
7571          * There are two classes of instructions: The first class we track both
7572          * alu32 and alu64 sign/unsigned bounds independently this provides the
7573          * greatest amount of precision when alu operations are mixed with jmp32
7574          * operations. These operations are BPF_ADD, BPF_SUB, BPF_MUL, BPF_ADD,
7575          * and BPF_OR. This is possible because these ops have fairly easy to
7576          * understand and calculate behavior in both 32-bit and 64-bit alu ops.
7577          * See alu32 verifier tests for examples. The second class of
7578          * operations, BPF_LSH, BPF_RSH, and BPF_ARSH, however are not so easy
7579          * with regards to tracking sign/unsigned bounds because the bits may
7580          * cross subreg boundaries in the alu64 case. When this happens we mark
7581          * the reg unbounded in the subreg bound space and use the resulting
7582          * tnum to calculate an approximation of the sign/unsigned bounds.
7583          */
7584         switch (opcode) {
7585         case BPF_ADD:
7586                 scalar32_min_max_add(dst_reg, &src_reg);
7587                 scalar_min_max_add(dst_reg, &src_reg);
7588                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7589                 break;
7590         case BPF_SUB:
7591                 scalar32_min_max_sub(dst_reg, &src_reg);
7592                 scalar_min_max_sub(dst_reg, &src_reg);
7593                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7594                 break;
7595         case BPF_MUL:
7596                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7597                 scalar32_min_max_mul(dst_reg, &src_reg);
7598                 scalar_min_max_mul(dst_reg, &src_reg);
7599                 break;
7600         case BPF_AND:
7601                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7602                 scalar32_min_max_and(dst_reg, &src_reg);
7603                 scalar_min_max_and(dst_reg, &src_reg);
7604                 break;
7605         case BPF_OR:
7606                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7607                 scalar32_min_max_or(dst_reg, &src_reg);
7608                 scalar_min_max_or(dst_reg, &src_reg);
7609                 break;
7610         case BPF_XOR:
7611                 dst_reg->var_off = tnum_xor(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7612                 scalar32_min_max_xor(dst_reg, &src_reg);
7613                 scalar_min_max_xor(dst_reg, &src_reg);
7614                 break;
7615         case BPF_LSH:
7616                 if (umax_val >= insn_bitness) {
7617                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
7618                          * This includes shifts by a negative number.
7619                          */
7620                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7621                         break;
7622                 }
7623                 if (alu32)
7624                         scalar32_min_max_lsh(dst_reg, &src_reg);
7625                 else
7626                         scalar_min_max_lsh(dst_reg, &src_reg);
7627                 break;
7628         case BPF_RSH:
7629                 if (umax_val >= insn_bitness) {
7630                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
7631                          * This includes shifts by a negative number.
7632                          */
7633                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7634                         break;
7635                 }
7636                 if (alu32)
7637                         scalar32_min_max_rsh(dst_reg, &src_reg);
7638                 else
7639                         scalar_min_max_rsh(dst_reg, &src_reg);
7640                 break;
7641         case BPF_ARSH:
7642                 if (umax_val >= insn_bitness) {
7643                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
7644                          * This includes shifts by a negative number.
7645                          */
7646                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7647                         break;
7648                 }
7649                 if (alu32)
7650                         scalar32_min_max_arsh(dst_reg, &src_reg);
7651                 else
7652                         scalar_min_max_arsh(dst_reg, &src_reg);
7653                 break;
7654         default:
7655                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7656                 break;
7657         }
7658
7659         /* ALU32 ops are zero extended into 64bit register */
7660         if (alu32)
7661                 zext_32_to_64(dst_reg);
7662
7663         __update_reg_bounds(dst_reg);
7664         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
7665         __reg_bound_offset(dst_reg);
7666         return 0;
7667 }
7668
7669 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
7670  * and var_off.
7671  */
7672 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
7673                                    struct bpf_insn *insn)
7674 {
7675         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
7676         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
7677         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
7678         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
7679         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7680         int err;
7681
7682         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
7683         src_reg = NULL;
7684         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
7685                 ptr_reg = dst_reg;
7686         else
7687                 /* Make sure ID is cleared otherwise dst_reg min/max could be
7688                  * incorrectly propagated into other registers by find_equal_scalars()
7689                  */
7690                 dst_reg->id = 0;
7691         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7692                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
7693                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
7694                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
7695                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
7696                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
7697                                  * pointer subtraction
7698                                  */
7699                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
7700                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7701                                         return 0;
7702                                 }
7703                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
7704                                         insn->dst_reg,
7705                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
7706                                 return -EACCES;
7707                         } else {
7708                                 /* scalar += pointer
7709                                  * This is legal, but we have to reverse our
7710                                  * src/dest handling in computing the range
7711                                  */
7712                                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
7713                                 if (err)
7714                                         return err;
7715                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
7716                                                                src_reg, dst_reg);
7717                         }
7718                 } else if (ptr_reg) {
7719                         /* pointer += scalar */
7720                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
7721                         if (err)
7722                                 return err;
7723                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
7724                                                        dst_reg, src_reg);
7725                 }
7726         } else {
7727                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
7728                  * need to be able to read from this state.
7729                  */
7730                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
7731                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
7732                 src_reg = &off_reg;
7733                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
7734                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
7735                                                        ptr_reg, src_reg);
7736         }
7737
7738         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
7739         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
7740                 print_verifier_state(env, state);
7741                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
7742                 return -EINVAL;
7743         }
7744         if (WARN_ON(!src_reg)) {
7745                 print_verifier_state(env, state);
7746                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
7747                 return -EINVAL;
7748         }
7749         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
7750 }
7751
7752 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
7753 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
7754 {
7755         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
7756         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7757         int err;
7758
7759         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
7760                 if (opcode == BPF_NEG) {
7761                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
7762                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
7763                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
7764                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
7765                                 return -EINVAL;
7766                         }
7767                 } else {
7768                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
7769                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
7770                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
7771                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
7772                                 return -EINVAL;
7773                         }
7774                 }
7775
7776                 /* check src operand */
7777                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7778                 if (err)
7779                         return err;
7780
7781                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
7782                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
7783                                 insn->dst_reg);
7784                         return -EACCES;
7785                 }
7786
7787                 /* check dest operand */
7788                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
7789                 if (err)
7790                         return err;
7791
7792         } else if (opcode == BPF_MOV) {
7793
7794                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7795                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
7796                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
7797                                 return -EINVAL;
7798                         }
7799
7800                         /* check src operand */
7801                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7802                         if (err)
7803                                 return err;
7804                 } else {
7805                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
7806                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
7807                                 return -EINVAL;
7808                         }
7809                 }
7810
7811                 /* check dest operand, mark as required later */
7812                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
7813                 if (err)
7814                         return err;
7815
7816                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7817                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
7818                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
7819
7820                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
7821                                 /* case: R1 = R2
7822                                  * copy register state to dest reg
7823                                  */
7824                                 if (src_reg->type == SCALAR_VALUE && !src_reg->id)
7825                                         /* Assign src and dst registers the same ID
7826                                          * that will be used by find_equal_scalars()
7827                                          * to propagate min/max range.
7828                                          */
7829                                         src_reg->id = ++env->id_gen;
7830                                 *dst_reg = *src_reg;
7831                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
7832                                 dst_reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
7833                         } else {
7834                                 /* R1 = (u32) R2 */
7835                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
7836                                         verbose(env,
7837                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
7838                                                 insn->src_reg);
7839                                         return -EACCES;
7840                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
7841                                         *dst_reg = *src_reg;
7842                                         /* Make sure ID is cleared otherwise
7843                                          * dst_reg min/max could be incorrectly
7844                                          * propagated into src_reg by find_equal_scalars()
7845                                          */
7846                                         dst_reg->id = 0;
7847                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
7848                                         dst_reg->subreg_def = env->insn_idx + 1;
7849                                 } else {
7850                                         mark_reg_unknown(env, regs,
7851                                                          insn->dst_reg);
7852                                 }
7853                                 zext_32_to_64(dst_reg);
7854                         }
7855                 } else {
7856                         /* case: R = imm
7857                          * remember the value we stored into this reg
7858                          */
7859                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
7860                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7861                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
7862                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
7863                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
7864                                                  insn->imm);
7865                         } else {
7866                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
7867                                                  (u32)insn->imm);
7868                         }
7869                 }
7870
7871         } else if (opcode > BPF_END) {
7872                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
7873                 return -EINVAL;
7874
7875         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
7876
7877                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7878                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
7879                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
7880                                 return -EINVAL;
7881                         }
7882                         /* check src1 operand */
7883                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7884                         if (err)
7885                                 return err;
7886                 } else {
7887                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
7888                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
7889                                 return -EINVAL;
7890                         }
7891                 }
7892
7893                 /* check src2 operand */
7894                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7895                 if (err)
7896                         return err;
7897
7898                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
7899                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
7900                         verbose(env, "div by zero\n");
7901                         return -EINVAL;
7902                 }
7903
7904                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
7905                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
7906                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
7907
7908                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
7909                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
7910                                 return -EINVAL;
7911                         }
7912                 }
7913
7914                 /* check dest operand */
7915                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
7916                 if (err)
7917                         return err;
7918
7919                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
7920         }
7921
7922         return 0;
7923 }
7924
7925 static void __find_good_pkt_pointers(struct bpf_func_state *state,
7926                                      struct bpf_reg_state *dst_reg,
7927                                      enum bpf_reg_type type, int new_range)
7928 {
7929         struct bpf_reg_state *reg;
7930         int i;
7931
7932         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
7933                 reg = &state->regs[i];
7934                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
7935                         /* keep the maximum range already checked */
7936                         reg->range = max(reg->range, new_range);
7937         }
7938
7939         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
7940                 if (!reg)
7941                         continue;
7942                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
7943                         reg->range = max(reg->range, new_range);
7944         }
7945 }
7946
7947 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
7948                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
7949                                    enum bpf_reg_type type,
7950                                    bool range_right_open)
7951 {
7952         int new_range, i;
7953
7954         if (dst_reg->off < 0 ||
7955             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
7956                 /* This doesn't give us any range */
7957                 return;
7958
7959         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
7960             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
7961                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
7962                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
7963                  */
7964                 return;
7965
7966         new_range = dst_reg->off;
7967         if (range_right_open)
7968                 new_range--;
7969
7970         /* Examples for register markings:
7971          *
7972          * pkt_data in dst register:
7973          *
7974          *   r2 = r3;
7975          *   r2 += 8;
7976          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
7977          *   <access okay>
7978          *
7979          *   r2 = r3;
7980          *   r2 += 8;
7981          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
7982          *   <handle exception>
7983          *
7984          *   Where:
7985          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
7986          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
7987          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
7988          *
7989          * pkt_data in src register:
7990          *
7991          *   r2 = r3;
7992          *   r2 += 8;
7993          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
7994          *   <handle exception>
7995          *
7996          *   r2 = r3;
7997          *   r2 += 8;
7998          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
7999          *   <access okay>
8000          *
8001          *   Where:
8002          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
8003          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
8004          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
8005          *
8006          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
8007          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
8008          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
8009          * the check.
8010          */
8011
8012         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
8013          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
8014          * the range won't allow anything.
8015          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
8016          */
8017         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
8018                 __find_good_pkt_pointers(vstate->frame[i], dst_reg, type,
8019                                          new_range);
8020 }
8021
8022 static int is_branch32_taken(struct bpf_reg_state *reg, u32 val, u8 opcode)
8023 {
8024         struct tnum subreg = tnum_subreg(reg->var_off);
8025         s32 sval = (s32)val;
8026
8027         switch (opcode) {
8028         case BPF_JEQ:
8029                 if (tnum_is_const(subreg))
8030                         return !!tnum_equals_const(subreg, val);
8031                 break;
8032         case BPF_JNE:
8033                 if (tnum_is_const(subreg))
8034                         return !tnum_equals_const(subreg, val);
8035                 break;
8036         case BPF_JSET:
8037                 if ((~subreg.mask & subreg.value) & val)
8038                         return 1;
8039                 if (!((subreg.mask | subreg.value) & val))
8040                         return 0;
8041                 break;
8042         case BPF_JGT:
8043                 if (reg->u32_min_value > val)
8044                         return 1;
8045                 else if (reg->u32_max_value <= val)
8046                         return 0;
8047                 break;
8048         case BPF_JSGT:
8049                 if (reg->s32_min_value > sval)
8050                         return 1;
8051                 else if (reg->s32_max_value <= sval)
8052                         return 0;
8053                 break;
8054         case BPF_JLT:
8055                 if (reg->u32_max_value < val)
8056                         return 1;
8057                 else if (reg->u32_min_value >= val)
8058                         return 0;
8059                 break;
8060         case BPF_JSLT:
8061                 if (reg->s32_max_value < sval)
8062                         return 1;
8063                 else if (reg->s32_min_value >= sval)
8064                         return 0;
8065                 break;
8066         case BPF_JGE:
8067                 if (reg->u32_min_value >= val)
8068                         return 1;
8069                 else if (reg->u32_max_value < val)
8070                         return 0;
8071                 break;
8072         case BPF_JSGE:
8073                 if (reg->s32_min_value >= sval)
8074                         return 1;
8075                 else if (reg->s32_max_value < sval)
8076                         return 0;
8077                 break;
8078         case BPF_JLE:
8079                 if (reg->u32_max_value <= val)
8080                         return 1;
8081                 else if (reg->u32_min_value > val)
8082                         return 0;
8083                 break;
8084         case BPF_JSLE:
8085                 if (reg->s32_max_value <= sval)
8086                         return 1;
8087                 else if (reg->s32_min_value > sval)
8088                         return 0;
8089                 break;
8090         }
8091
8092         return -1;
8093 }
8094
8095
8096 static int is_branch64_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode)
8097 {
8098         s64 sval = (s64)val;
8099
8100         switch (opcode) {
8101         case BPF_JEQ:
8102                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
8103                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
8104                 break;
8105         case BPF_JNE:
8106                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
8107                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
8108                 break;
8109         case BPF_JSET:
8110                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
8111                         return 1;
8112                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
8113                         return 0;
8114                 break;
8115         case BPF_JGT:
8116                 if (reg->umin_value > val)
8117                         return 1;
8118                 else if (reg->umax_value <= val)
8119                         return 0;
8120                 break;
8121         case BPF_JSGT:
8122                 if (reg->smin_value > sval)
8123                         return 1;
8124                 else if (reg->smax_value <= sval)
8125                         return 0;
8126                 break;
8127         case BPF_JLT:
8128                 if (reg->umax_value < val)
8129                         return 1;
8130                 else if (reg->umin_value >= val)
8131                         return 0;
8132                 break;
8133         case BPF_JSLT:
8134                 if (reg->smax_value < sval)
8135                         return 1;
8136                 else if (reg->smin_value >= sval)
8137                         return 0;
8138                 break;
8139         case BPF_JGE:
8140                 if (reg->umin_value >= val)
8141                         return 1;
8142                 else if (reg->umax_value < val)
8143                         return 0;
8144                 break;
8145         case BPF_JSGE:
8146                 if (reg->smin_value >= sval)
8147                         return 1;
8148                 else if (reg->smax_value < sval)
8149                         return 0;
8150                 break;
8151         case BPF_JLE:
8152                 if (reg->umax_value <= val)
8153                         return 1;
8154                 else if (reg->umin_value > val)
8155                         return 0;
8156                 break;
8157         case BPF_JSLE:
8158                 if (reg->smax_value <= sval)
8159                         return 1;
8160                 else if (reg->smin_value > sval)
8161                         return 0;
8162                 break;
8163         }
8164
8165         return -1;
8166 }
8167
8168 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
8169  * and return:
8170  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
8171  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
8172  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value
8173  *      range [0,10]
8174  */
8175 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode,
8176                            bool is_jmp32)
8177 {
8178         if (__is_pointer_value(false, reg)) {
8179                 if (!reg_type_not_null(reg->type))
8180                         return -1;
8181
8182                 /* If pointer is valid tests against zero will fail so we can
8183                  * use this to direct branch taken.
8184                  */
8185                 if (val != 0)
8186                         return -1;
8187
8188                 switch (opcode) {
8189                 case BPF_JEQ:
8190                         return 0;
8191                 case BPF_JNE:
8192                         return 1;
8193                 default:
8194                         return -1;
8195                 }
8196         }
8197
8198         if (is_jmp32)
8199                 return is_branch32_taken(reg, val, opcode);
8200         return is_branch64_taken(reg, val, opcode);
8201 }
8202
8203 static int flip_opcode(u32 opcode)
8204 {
8205         /* How can we transform "a <op> b" into "b <op> a"? */
8206         static const u8 opcode_flip[16] = {
8207                 /* these stay the same */
8208                 [BPF_JEQ  >> 4] = BPF_JEQ,
8209                 [BPF_JNE  >> 4] = BPF_JNE,
8210                 [BPF_JSET >> 4] = BPF_JSET,
8211                 /* these swap "lesser" and "greater" (L and G in the opcodes) */
8212                 [BPF_JGE  >> 4] = BPF_JLE,
8213                 [BPF_JGT  >> 4] = BPF_JLT,
8214                 [BPF_JLE  >> 4] = BPF_JGE,
8215                 [BPF_JLT  >> 4] = BPF_JGT,
8216                 [BPF_JSGE >> 4] = BPF_JSLE,
8217                 [BPF_JSGT >> 4] = BPF_JSLT,
8218                 [BPF_JSLE >> 4] = BPF_JSGE,
8219                 [BPF_JSLT >> 4] = BPF_JSGT
8220         };
8221         return opcode_flip[opcode >> 4];
8222 }
8223
8224 static int is_pkt_ptr_branch_taken(struct bpf_reg_state *dst_reg,
8225                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
8226                                    u8 opcode)
8227 {
8228         struct bpf_reg_state *pkt;
8229
8230         if (src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
8231                 pkt = dst_reg;
8232         } else if (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
8233                 pkt = src_reg;
8234                 opcode = flip_opcode(opcode);
8235         } else {
8236                 return -1;
8237         }
8238
8239         if (pkt->range >= 0)
8240                 return -1;
8241
8242         switch (opcode) {
8243         case BPF_JLE:
8244                 /* pkt <= pkt_end */
8245                 fallthrough;
8246         case BPF_JGT:
8247                 /* pkt > pkt_end */
8248                 if (pkt->range == BEYOND_PKT_END)
8249                         /* pkt has at last one extra byte beyond pkt_end */
8250                         return opcode == BPF_JGT;
8251                 break;
8252         case BPF_JLT:
8253                 /* pkt < pkt_end */
8254                 fallthrough;
8255         case BPF_JGE:
8256                 /* pkt >= pkt_end */
8257                 if (pkt->range == BEYOND_PKT_END || pkt->range == AT_PKT_END)
8258                         return opcode == BPF_JGE;
8259                 break;
8260         }
8261         return -1;
8262 }
8263
8264 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
8265  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
8266  * simply doing a BPF_K check.
8267  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
8268  */
8269 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
8270                             struct bpf_reg_state *false_reg,
8271                             u64 val, u32 val32,
8272                             u8 opcode, bool is_jmp32)
8273 {
8274         struct tnum false_32off = tnum_subreg(false_reg->var_off);
8275         struct tnum false_64off = false_reg->var_off;
8276         struct tnum true_32off = tnum_subreg(true_reg->var_off);
8277         struct tnum true_64off = true_reg->var_off;
8278         s64 sval = (s64)val;
8279         s32 sval32 = (s32)val32;
8280
8281         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
8282          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
8283          * the same object, but we don't bother with that.
8284          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
8285          * only need to check one of them for pointerness.
8286          */
8287         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
8288                 return;
8289
8290         switch (opcode) {
8291         case BPF_JEQ:
8292         case BPF_JNE:
8293         {
8294                 struct bpf_reg_state *reg =
8295                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
8296
8297                 /* JEQ/JNE comparison doesn't change the register equivalence.
8298                  * r1 = r2;
8299                  * if (r1 == 42) goto label;
8300                  * ...
8301                  * label: // here both r1 and r2 are known to be 42.
8302                  *
8303                  * Hence when marking register as known preserve it's ID.
8304                  */
8305                 if (is_jmp32)
8306                         __mark_reg32_known(reg, val32);
8307                 else
8308                         ___mark_reg_known(reg, val);
8309                 break;
8310         }
8311         case BPF_JSET:
8312                 if (is_jmp32) {
8313                         false_32off = tnum_and(false_32off, tnum_const(~val32));
8314                         if (is_power_of_2(val32))
8315                                 true_32off = tnum_or(true_32off,
8316                                                      tnum_const(val32));
8317                 } else {
8318                         false_64off = tnum_and(false_64off, tnum_const(~val));
8319                         if (is_power_of_2(val))
8320                                 true_64off = tnum_or(true_64off,
8321                                                      tnum_const(val));
8322                 }
8323                 break;
8324         case BPF_JGE:
8325         case BPF_JGT:
8326         {
8327                 if (is_jmp32) {
8328                         u32 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val32  : val32 - 1;
8329                         u32 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val32 + 1 : val32;
8330
8331                         false_reg->u32_max_value = min(false_reg->u32_max_value,
8332                                                        false_umax);
8333                         true_reg->u32_min_value = max(true_reg->u32_min_value,
8334                                                       true_umin);
8335                 } else {
8336                         u64 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val    : val - 1;
8337                         u64 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val + 1 : val;
8338
8339                         false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
8340                         true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
8341                 }
8342                 break;
8343         }
8344         case BPF_JSGE:
8345         case BPF_JSGT:
8346         {
8347                 if (is_jmp32) {
8348                         s32 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval32    : sval32 - 1;
8349                         s32 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval32 + 1 : sval32;
8350
8351                         false_reg->s32_max_value = min(false_reg->s32_max_value, false_smax);
8352                         true_reg->s32_min_value = max(true_reg->s32_min_value, true_smin);
8353                 } else {
8354                         s64 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval - 1;
8355                         s64 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval + 1 : sval;
8356
8357                         false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
8358                         true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
8359                 }
8360                 break;
8361         }
8362         case BPF_JLE:
8363         case BPF_JLT:
8364         {
8365                 if (is_jmp32) {
8366                         u32 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val32  : val32 + 1;
8367                         u32 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val32 - 1 : val32;
8368
8369                         false_reg->u32_min_value = max(false_reg->u32_min_value,
8370                                                        false_umin);
8371                         true_reg->u32_max_value = min(true_reg->u32_max_value,
8372                                                       true_umax);
8373                 } else {
8374                         u64 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val    : val + 1;
8375                         u64 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val - 1 : val;
8376
8377                         false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
8378                         true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
8379                 }
8380                 break;
8381         }
8382         case BPF_JSLE:
8383         case BPF_JSLT:
8384         {
8385                 if (is_jmp32) {
8386                         s32 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval32    : sval32 + 1;
8387                         s32 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval32 - 1 : sval32;
8388
8389                         false_reg->s32_min_value = max(false_reg->s32_min_value, false_smin);
8390                         true_reg->s32_max_value = min(true_reg->s32_max_value, true_smax);
8391                 } else {
8392                         s64 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval + 1;
8393                         s64 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval - 1 : sval;
8394
8395                         false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
8396                         true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
8397                 }
8398                 break;
8399         }
8400         default:
8401                 return;
8402         }
8403
8404         if (is_jmp32) {
8405                 false_reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(false_64off),
8406                                              tnum_subreg(false_32off));
8407                 true_reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(true_64off),
8408                                             tnum_subreg(true_32off));
8409                 __reg_combine_32_into_64(false_reg);
8410                 __reg_combine_32_into_64(true_reg);
8411         } else {
8412                 false_reg->var_off = false_64off;
8413                 true_reg->var_off = true_64off;
8414                 __reg_combine_64_into_32(false_reg);
8415                 __reg_combine_64_into_32(true_reg);
8416         }
8417 }
8418
8419 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
8420  * the variable reg.
8421  */
8422 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
8423                                 struct bpf_reg_state *false_reg,
8424                                 u64 val, u32 val32,
8425                                 u8 opcode, bool is_jmp32)
8426 {
8427         opcode = flip_opcode(opcode);
8428         /* This uses zero as "not present in table"; luckily the zero opcode,
8429          * BPF_JA, can't get here.
8430          */
8431         if (opcode)
8432                 reg_set_min_max(true_reg, false_reg, val, val32, opcode, is_jmp32);
8433 }
8434
8435 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
8436 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
8437                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
8438 {
8439         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
8440                                                         dst_reg->umin_value);
8441         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
8442                                                         dst_reg->umax_value);
8443         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
8444                                                         dst_reg->smin_value);
8445         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
8446                                                         dst_reg->smax_value);
8447         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
8448                                                              dst_reg->var_off);
8449         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
8450         __update_reg_bounds(src_reg);
8451         __update_reg_bounds(dst_reg);
8452         /* We might have learned something about the sign bit. */
8453         __reg_deduce_bounds(src_reg);
8454         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
8455         /* We might have learned some bits from the bounds. */
8456         __reg_bound_offset(src_reg);
8457         __reg_bound_offset(dst_reg);
8458         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
8459          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
8460          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
8461          */
8462         __update_reg_bounds(src_reg);
8463         __update_reg_bounds(dst_reg);
8464 }
8465
8466 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
8467                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
8468                                 struct bpf_reg_state *false_src,
8469                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
8470                                 u8 opcode)
8471 {
8472         switch (opcode) {
8473         case BPF_JEQ:
8474                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
8475                 break;
8476         case BPF_JNE:
8477                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
8478                 break;
8479         }
8480 }
8481
8482 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
8483                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
8484                                  bool is_null)
8485 {
8486         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id &&
8487             !WARN_ON_ONCE(!reg->id)) {
8488                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
8489                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
8490                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
8491                  */
8492                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
8493                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
8494                                  reg->off)) {
8495                         __mark_reg_known_zero(reg);
8496                         reg->off = 0;
8497                 }
8498                 if (is_null) {
8499                         reg->type = SCALAR_VALUE;
8500                         /* We don't need id and ref_obj_id from this point
8501                          * onwards anymore, thus we should better reset it,
8502                          * so that state pruning has chances to take effect.
8503                          */
8504                         reg->id = 0;
8505                         reg->ref_obj_id = 0;
8506
8507                         return;
8508                 }
8509
8510                 mark_ptr_not_null_reg(reg);
8511
8512                 if (!reg_may_point_to_spin_lock(reg)) {
8513                         /* For not-NULL ptr, reg->ref_obj_id will be reset
8514                          * in release_reg_references().
8515                          *
8516                          * reg->id is still used by spin_lock ptr. Other
8517                          * than spin_lock ptr type, reg->id can be reset.
8518                          */
8519                         reg->id = 0;
8520                 }
8521         }
8522 }
8523
8524 static void __mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_func_state *state, u32 id,
8525                                     bool is_null)
8526 {
8527         struct bpf_reg_state *reg;
8528         int i;
8529
8530         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
8531                 mark_ptr_or_null_reg(state, &state->regs[i], id, is_null);
8532
8533         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
8534                 if (!reg)
8535                         continue;
8536                 mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
8537         }
8538 }
8539
8540 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
8541  * be folded together at some point.
8542  */
8543 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
8544                                   bool is_null)
8545 {
8546         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
8547         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
8548         u32 ref_obj_id = regs[regno].ref_obj_id;
8549         u32 id = regs[regno].id;
8550         int i;
8551
8552         if (ref_obj_id && ref_obj_id == id && is_null)
8553                 /* regs[regno] is in the " == NULL" branch.
8554                  * No one could have freed the reference state before
8555                  * doing the NULL check.
8556                  */
8557                 WARN_ON_ONCE(release_reference_state(state, id));
8558
8559         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
8560                 __mark_ptr_or_null_regs(vstate->frame[i], id, is_null);
8561 }
8562
8563 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
8564                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
8565                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
8566                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
8567                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
8568 {
8569         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
8570                 return false;
8571
8572         /* Pointers are always 64-bit. */
8573         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32)
8574                 return false;
8575
8576         switch (BPF_OP(insn->code)) {
8577         case BPF_JGT:
8578                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8579                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8580                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8581                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8582                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
8583                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
8584                                                dst_reg->type, false);
8585                         mark_pkt_end(other_branch, insn->dst_reg, true);
8586                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8587                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8588                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8589                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8590                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
8591                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
8592                                                src_reg->type, true);
8593                         mark_pkt_end(this_branch, insn->src_reg, false);
8594                 } else {
8595                         return false;
8596                 }
8597                 break;
8598         case BPF_JLT:
8599                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8600                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8601                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8602                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8603                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
8604                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
8605                                                dst_reg->type, true);
8606                         mark_pkt_end(this_branch, insn->dst_reg, false);
8607                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8608                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8609                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8610                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8611                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
8612                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
8613                                                src_reg->type, false);
8614                         mark_pkt_end(other_branch, insn->src_reg, true);
8615                 } else {
8616                         return false;
8617                 }
8618                 break;
8619         case BPF_JGE:
8620                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8621                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8622                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8623                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8624                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
8625                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
8626                                                dst_reg->type, true);
8627                         mark_pkt_end(other_branch, insn->dst_reg, false);
8628                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8629                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8630                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8631                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8632                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
8633                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
8634                                                src_reg->type, false);
8635                         mark_pkt_end(this_branch, insn->src_reg, true);
8636                 } else {
8637                         return false;
8638                 }
8639                 break;
8640         case BPF_JLE:
8641                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8642                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8643                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8644                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8645                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
8646                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
8647                                                dst_reg->type, false);
8648                         mark_pkt_end(this_branch, insn->dst_reg, true);
8649                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8650                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8651                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8652                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8653                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
8654                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
8655                                                src_reg->type, true);
8656                         mark_pkt_end(other_branch, insn->src_reg, false);
8657                 } else {
8658                         return false;
8659                 }
8660                 break;
8661         default:
8662                 return false;
8663         }
8664
8665         return true;
8666 }
8667
8668 static void find_equal_scalars(struct bpf_verifier_state *vstate,
8669                                struct bpf_reg_state *known_reg)
8670 {
8671         struct bpf_func_state *state;
8672         struct bpf_reg_state *reg;
8673         int i, j;
8674
8675         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++) {
8676                 state = vstate->frame[i];
8677                 for (j = 0; j < MAX_BPF_REG; j++) {
8678                         reg = &state->regs[j];
8679                         if (reg->type == SCALAR_VALUE && reg->id == known_reg->id)
8680                                 *reg = *known_reg;
8681                 }
8682
8683                 bpf_for_each_spilled_reg(j, state, reg) {
8684                         if (!reg)
8685                                 continue;
8686                         if (reg->type == SCALAR_VALUE && reg->id == known_reg->id)
8687                                 *reg = *known_reg;
8688                 }
8689         }
8690 }
8691
8692 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
8693                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
8694 {
8695         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
8696         struct bpf_verifier_state *other_branch;
8697         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
8698         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs, *src_reg = NULL;
8699         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
8700         bool is_jmp32;
8701         int pred = -1;
8702         int err;
8703
8704         /* Only conditional jumps are expected to reach here. */
8705         if (opcode == BPF_JA || opcode > BPF_JSLE) {
8706                 verbose(env, "invalid BPF_JMP/JMP32 opcode %x\n", opcode);
8707                 return -EINVAL;
8708         }
8709
8710         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
8711                 if (insn->imm != 0) {
8712                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
8713                         return -EINVAL;
8714                 }
8715
8716                 /* check src1 operand */
8717                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
8718                 if (err)
8719                         return err;
8720
8721                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
8722                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
8723                                 insn->src_reg);
8724                         return -EACCES;
8725                 }
8726                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
8727         } else {
8728                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
8729                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
8730                         return -EINVAL;
8731                 }
8732         }
8733
8734         /* check src2 operand */
8735         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
8736         if (err)
8737                 return err;
8738
8739         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
8740         is_jmp32 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32;
8741
8742         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
8743                 pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm, opcode, is_jmp32);
8744         } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
8745                    is_jmp32 && tnum_is_const(tnum_subreg(src_reg->var_off))) {
8746                 pred = is_branch_taken(dst_reg,
8747                                        tnum_subreg(src_reg->var_off).value,
8748                                        opcode,
8749                                        is_jmp32);
8750         } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
8751                    !is_jmp32 && tnum_is_const(src_reg->var_off)) {
8752                 pred = is_branch_taken(dst_reg,
8753                                        src_reg->var_off.value,
8754                                        opcode,
8755                                        is_jmp32);
8756         } else if (reg_is_pkt_pointer_any(dst_reg) &&
8757                    reg_is_pkt_pointer_any(src_reg) &&
8758                    !is_jmp32) {
8759                 pred = is_pkt_ptr_branch_taken(dst_reg, src_reg, opcode);
8760         }
8761
8762         if (pred >= 0) {
8763                 /* If we get here with a dst_reg pointer type it is because
8764                  * above is_branch_taken() special cased the 0 comparison.
8765                  */
8766                 if (!__is_pointer_value(false, dst_reg))
8767                         err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
8768                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && !err &&
8769                     !__is_pointer_value(false, src_reg))
8770                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
8771                 if (err)
8772                         return err;
8773         }
8774
8775         if (pred == 1) {
8776                 /* Only follow the goto, ignore fall-through. If needed, push
8777                  * the fall-through branch for simulation under speculative
8778                  * execution.
8779                  */
8780                 if (!env->bypass_spec_v1 &&
8781                     !sanitize_speculative_path(env, insn, *insn_idx + 1,
8782                                                *insn_idx))
8783                         return -EFAULT;
8784                 *insn_idx += insn->off;
8785                 return 0;
8786         } else if (pred == 0) {
8787                 /* Only follow the fall-through branch, since that's where the
8788                  * program will go. If needed, push the goto branch for
8789                  * simulation under speculative execution.
8790                  */
8791                 if (!env->bypass_spec_v1 &&
8792                     !sanitize_speculative_path(env, insn,
8793                                                *insn_idx + insn->off + 1,
8794                                                *insn_idx))
8795                         return -EFAULT;
8796                 return 0;
8797         }
8798
8799         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
8800                                   false);
8801         if (!other_branch)
8802                 return -EFAULT;
8803         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
8804
8805         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
8806          * our min/max values for our dst register.
8807          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
8808          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
8809          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
8810          * comparable.
8811          */
8812         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
8813                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
8814
8815                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
8816                     src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
8817                         if (tnum_is_const(src_reg->var_off) ||
8818                             (is_jmp32 &&
8819                              tnum_is_const(tnum_subreg(src_reg->var_off))))
8820                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
8821                                                 dst_reg,
8822                                                 src_reg->var_off.value,
8823                                                 tnum_subreg(src_reg->var_off).value,
8824                                                 opcode, is_jmp32);
8825                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off) ||
8826                                  (is_jmp32 &&
8827                                   tnum_is_const(tnum_subreg(dst_reg->var_off))))
8828                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
8829                                                     src_reg,
8830                                                     dst_reg->var_off.value,
8831                                                     tnum_subreg(dst_reg->var_off).value,
8832                                                     opcode, is_jmp32);
8833                         else if (!is_jmp32 &&
8834                                  (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE))
8835                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
8836                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
8837                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
8838                                                     src_reg, dst_reg, opcode);
8839                         if (src_reg->id &&
8840                             !WARN_ON_ONCE(src_reg->id != other_branch_regs[insn->src_reg].id)) {
8841                                 find_equal_scalars(this_branch, src_reg);
8842                                 find_equal_scalars(other_branch, &other_branch_regs[insn->src_reg]);
8843                         }
8844
8845                 }
8846         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
8847                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
8848                                         dst_reg, insn->imm, (u32)insn->imm,
8849                                         opcode, is_jmp32);
8850         }
8851
8852         if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE && dst_reg->id &&
8853             !WARN_ON_ONCE(dst_reg->id != other_branch_regs[insn->dst_reg].id)) {
8854                 find_equal_scalars(this_branch, dst_reg);
8855                 find_equal_scalars(other_branch, &other_branch_regs[insn->dst_reg]);
8856         }
8857
8858         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem().
8859          * NOTE: these optimizations below are related with pointer comparison
8860          *       which will never be JMP32.
8861          */
8862         if (!is_jmp32 && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
8863             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
8864             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
8865                 /* Mark all identical registers in each branch as either
8866                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
8867                  */
8868                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
8869                                       opcode == BPF_JNE);
8870                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
8871                                       opcode == BPF_JEQ);
8872         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
8873                                            this_branch, other_branch) &&
8874                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
8875                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
8876                         insn->dst_reg);
8877                 return -EACCES;
8878         }
8879         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
8880                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
8881         return 0;
8882 }
8883
8884 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
8885 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
8886 {
8887         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
8888         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
8889         struct bpf_reg_state *dst_reg;
8890         struct bpf_map *map;
8891         int err;
8892
8893         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
8894                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
8895                 return -EINVAL;
8896         }
8897         if (insn->off != 0) {
8898                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
8899                 return -EINVAL;
8900         }
8901
8902         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
8903         if (err)
8904                 return err;
8905
8906         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
8907         if (insn->src_reg == 0) {
8908                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
8909
8910                 dst_reg->type = SCALAR_VALUE;
8911                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
8912                 return 0;
8913         }
8914
8915         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_BTF_ID) {
8916                 mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
8917
8918                 dst_reg->type = aux->btf_var.reg_type;
8919                 switch (dst_reg->type) {
8920                 case PTR_TO_MEM:
8921                         dst_reg->mem_size = aux->btf_var.mem_size;
8922                         break;
8923                 case PTR_TO_BTF_ID:
8924                 case PTR_TO_PERCPU_BTF_ID:
8925                         dst_reg->btf = aux->btf_var.btf;
8926                         dst_reg->btf_id = aux->btf_var.btf_id;
8927                         break;
8928                 default:
8929                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8930                         return -EFAULT;
8931                 }
8932                 return 0;
8933         }
8934
8935         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC) {
8936                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
8937                 u32 subprogno = insn[1].imm;
8938
8939                 if (!aux->func_info) {
8940                         verbose(env, "missing btf func_info\n");
8941                         return -EINVAL;
8942                 }
8943                 if (aux->func_info_aux[subprogno].linkage != BTF_FUNC_STATIC) {
8944                         verbose(env, "callback function not static\n");
8945                         return -EINVAL;
8946                 }
8947
8948                 dst_reg->type = PTR_TO_FUNC;
8949                 dst_reg->subprogno = subprogno;
8950                 return 0;
8951         }
8952
8953         map = env->used_maps[aux->map_index];
8954         mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
8955         dst_reg->map_ptr = map;
8956
8957         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_VALUE ||
8958             insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_IDX_VALUE) {
8959                 dst_reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
8960                 dst_reg->off = aux->map_off;
8961                 if (map_value_has_spin_lock(map))
8962                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
8963         } else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD ||
8964                    insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_IDX) {
8965                 dst_reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
8966         } else {
8967                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8968                 return -EINVAL;
8969         }
8970
8971         return 0;
8972 }
8973
8974 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
8975 {
8976         switch (type) {
8977         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
8978         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
8979         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
8980                 return true;
8981         default:
8982                 return false;
8983         }
8984 }
8985
8986 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
8987  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
8988  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
8989  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
8990  *
8991  * Implicit input:
8992  *   ctx == skb == R6 == CTX
8993  *
8994  * Explicit input:
8995  *   SRC == any register
8996  *   IMM == 32-bit immediate
8997  *
8998  * Output:
8999  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
9000  */
9001 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
9002 {
9003         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
9004         static const int ctx_reg = BPF_REG_6;
9005         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
9006         int i, err;
9007
9008         if (!may_access_skb(resolve_prog_type(env->prog))) {
9009                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
9010                 return -EINVAL;
9011         }
9012
9013         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
9014                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9015                 return -EINVAL;
9016         }
9017
9018         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
9019             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
9020             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
9021                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
9022                 return -EINVAL;
9023         }
9024
9025         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
9026         err = check_reg_arg(env, ctx_reg, SRC_OP);
9027         if (err)
9028                 return err;
9029
9030         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
9031          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
9032          * reference leak.
9033          */
9034         err = check_reference_leak(env);
9035         if (err) {
9036                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
9037                 return err;
9038         }
9039
9040         if (env->cur_state->active_spin_lock) {
9041                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be used inside bpf_spin_lock-ed region\n");
9042                 return -EINVAL;
9043         }
9044
9045         if (regs[ctx_reg].type != PTR_TO_CTX) {
9046                 verbose(env,
9047                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
9048                 return -EINVAL;
9049         }
9050
9051         if (mode == BPF_IND) {
9052                 /* check explicit source operand */
9053                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
9054                 if (err)
9055                         return err;
9056         }
9057
9058         err = check_ctx_reg(env, &regs[ctx_reg], ctx_reg);
9059         if (err < 0)
9060                 return err;
9061
9062         /* reset caller saved regs to unreadable */
9063         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
9064                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
9065                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
9066         }
9067
9068         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
9069          * the value fetched from the packet.
9070          * Already marked as written above.
9071          */
9072         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
9073         /* ld_abs load up to 32-bit skb data. */
9074         regs[BPF_REG_0].subreg_def = env->insn_idx + 1;
9075         return 0;
9076 }
9077
9078 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
9079 {
9080         struct tnum enforce_attach_type_range = tnum_unknown;
9081         const struct bpf_prog *prog = env->prog;
9082         struct bpf_reg_state *reg;
9083         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
9084         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(env->prog);
9085         int err;
9086         const bool is_subprog = env->cur_state->frame[0]->subprogno;
9087
9088         /* LSM and struct_ops func-ptr's return type could be "void" */
9089         if (!is_subprog &&
9090             (prog_type == BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS ||
9091              prog_type == BPF_PROG_TYPE_LSM) &&
9092             !prog->aux->attach_func_proto->type)
9093                 return 0;
9094
9095         /* eBPF calling convention is such that R0 is used
9096          * to return the value from eBPF program.
9097          * Make sure that it's readable at this time
9098          * of bpf_exit, which means that program wrote
9099          * something into it earlier
9100          */
9101         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
9102         if (err)
9103                 return err;
9104
9105         if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
9106                 verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
9107                 return -EACCES;
9108         }
9109
9110         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
9111         if (is_subprog) {
9112                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
9113                         verbose(env, "At subprogram exit the register R0 is not a scalar value (%s)\n",
9114                                 reg_type_str[reg->type]);
9115                         return -EINVAL;
9116                 }
9117                 return 0;
9118         }
9119
9120         switch (prog_type) {
9121         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
9122                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP4_RECVMSG ||
9123                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP6_RECVMSG ||
9124                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET4_GETPEERNAME ||
9125                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET6_GETPEERNAME ||
9126                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET4_GETSOCKNAME ||
9127                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET6_GETSOCKNAME)
9128                         range = tnum_range(1, 1);
9129                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET4_BIND ||
9130                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET6_BIND)
9131                         range = tnum_range(0, 3);
9132                 break;
9133         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
9134                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET_EGRESS) {
9135                         range = tnum_range(0, 3);
9136                         enforce_attach_type_range = tnum_range(2, 3);
9137                 }
9138                 break;
9139         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
9140         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
9141         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
9142         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SYSCTL:
9143         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
9144                 break;
9145         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
9146                 if (!env->prog->aux->attach_btf_id)
9147                         return 0;
9148                 range = tnum_const(0);
9149                 break;
9150         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
9151                 switch (env->prog->expected_attach_type) {
9152                 case BPF_TRACE_FENTRY:
9153                 case BPF_TRACE_FEXIT:
9154                         range = tnum_const(0);
9155                         break;
9156                 case BPF_TRACE_RAW_TP:
9157                 case BPF_MODIFY_RETURN:
9158                         return 0;
9159                 case BPF_TRACE_ITER:
9160                         break;
9161                 default:
9162                         return -ENOTSUPP;
9163                 }
9164                 break;
9165         case BPF_PROG_TYPE_SK_LOOKUP:
9166                 range = tnum_range(SK_DROP, SK_PASS);
9167                 break;
9168         case BPF_PROG_TYPE_EXT:
9169                 /* freplace program can return anything as its return value
9170                  * depends on the to-be-replaced kernel func or bpf program.
9171                  */
9172         default:
9173                 return 0;
9174         }
9175
9176         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
9177                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
9178                         reg_type_str[reg->type]);
9179                 return -EINVAL;
9180         }
9181
9182         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
9183                 verbose_invalid_scalar(env, reg, &range, "program exit", "R0");
9184                 return -EINVAL;
9185         }
9186
9187         if (!tnum_is_unknown(enforce_attach_type_range) &&
9188             tnum_in(enforce_attach_type_range, reg->var_off))
9189                 env->prog->enforce_expected_attach_type = 1;
9190         return 0;
9191 }
9192
9193 /* non-recursive DFS pseudo code
9194  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
9195  * 2      label v as discovered
9196  * 3      let S be a stack
9197  * 4      S.push(v)
9198  * 5      while S is not empty
9199  * 6            t <- S.pop()
9200  * 7            if t is what we're looking for:
9201  * 8                return t
9202  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
9203  * 10               if edge e is already labelled
9204  * 11                   continue with the next edge
9205  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
9206  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
9207  * 14                   label e as tree-edge
9208  * 15                   label w as discovered
9209  * 16                   S.push(w)
9210  * 17                   continue at 5
9211  * 18               else if vertex w is discovered
9212  * 19                   label e as back-edge
9213  * 20               else
9214  * 21                   // vertex w is explored
9215  * 22                   label e as forward- or cross-edge
9216  * 23           label t as explored
9217  * 24           S.pop()
9218  *
9219  * convention:
9220  * 0x10 - discovered
9221  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
9222  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
9223  * 0x20 - explored
9224  */
9225
9226 enum {
9227         DISCOVERED = 0x10,
9228         EXPLORED = 0x20,
9229         FALLTHROUGH = 1,
9230         BRANCH = 2,
9231 };
9232
9233 static u32 state_htab_size(struct bpf_verifier_env *env)
9234 {
9235         return env->prog->len;
9236 }
9237
9238 static struct bpf_verifier_state_list **explored_state(
9239                                         struct bpf_verifier_env *env,
9240                                         int idx)
9241 {
9242         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
9243         struct bpf_func_state *state = cur->frame[cur->curframe];
9244
9245         return &env->explored_states[(idx ^ state->callsite) % state_htab_size(env)];
9246 }
9247
9248 static void init_explored_state(struct bpf_verifier_env *env, int idx)
9249 {
9250         env->insn_aux_data[idx].prune_point = true;
9251 }
9252
9253 enum {
9254         DONE_EXPLORING = 0,
9255         KEEP_EXPLORING = 1,
9256 };
9257
9258 /* t, w, e - match pseudo-code above:
9259  * t - index of current instruction
9260  * w - next instruction
9261  * e - edge
9262  */
9263 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env,
9264                      bool loop_ok)
9265 {
9266         int *insn_stack = env->cfg.insn_stack;
9267         int *insn_state = env->cfg.insn_state;
9268
9269         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
9270                 return DONE_EXPLORING;
9271
9272         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
9273                 return DONE_EXPLORING;
9274
9275         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
9276                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
9277                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
9278                 return -EINVAL;
9279         }
9280
9281         if (e == BRANCH)
9282                 /* mark branch target for state pruning */
9283                 init_explored_state(env, w);
9284
9285         if (insn_state[w] == 0) {
9286                 /* tree-edge */
9287                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
9288                 insn_state[w] = DISCOVERED;
9289                 if (env->cfg.cur_stack >= env->prog->len)
9290                         return -E2BIG;
9291                 insn_stack[env->cfg.cur_stack++] = w;
9292                 return KEEP_EXPLORING;
9293         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
9294                 if (loop_ok && env->bpf_capable)
9295                         return DONE_EXPLORING;
9296                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
9297                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
9298                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
9299                 return -EINVAL;
9300         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
9301                 /* forward- or cross-edge */
9302                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
9303         } else {
9304                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
9305                 return -EFAULT;
9306         }
9307         return DONE_EXPLORING;
9308 }
9309
9310 static int visit_func_call_insn(int t, int insn_cnt,
9311                                 struct bpf_insn *insns,
9312                                 struct bpf_verifier_env *env,
9313                                 bool visit_callee)
9314 {
9315         int ret;
9316
9317         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
9318         if (ret)
9319                 return ret;
9320
9321         if (t + 1 < insn_cnt)
9322                 init_explored_state(env, t + 1);
9323         if (visit_callee) {
9324                 init_explored_state(env, t);
9325                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH,
9326                                 env, false);
9327         }
9328         return ret;
9329 }
9330
9331 /* Visits the instruction at index t and returns one of the following:
9332  *  < 0 - an error occurred
9333  *  DONE_EXPLORING - the instruction was fully explored
9334  *  KEEP_EXPLORING - there is still work to be done before it is fully explored
9335  */
9336 static int visit_insn(int t, int insn_cnt, struct bpf_verifier_env *env)
9337 {
9338         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
9339         int ret;
9340
9341         if (bpf_pseudo_func(insns + t))
9342                 return visit_func_call_insn(t, insn_cnt, insns, env, true);
9343
9344         /* All non-branch instructions have a single fall-through edge. */
9345         if (BPF_CLASS(insns[t].code) != BPF_JMP &&
9346             BPF_CLASS(insns[t].code) != BPF_JMP32)
9347                 return push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
9348
9349         switch (BPF_OP(insns[t].code)) {
9350         case BPF_EXIT:
9351                 return DONE_EXPLORING;
9352
9353         case BPF_CALL:
9354                 return visit_func_call_insn(t, insn_cnt, insns, env,
9355                                             insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL);
9356
9357         case BPF_JA:
9358                 if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K)
9359                         return -EINVAL;
9360
9361                 /* unconditional jump with single edge */
9362                 ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, FALLTHROUGH, env,
9363                                 true);
9364                 if (ret)
9365                         return ret;
9366
9367                 /* unconditional jmp is not a good pruning point,
9368                  * but it's marked, since backtracking needs
9369                  * to record jmp history in is_state_visited().
9370                  */
9371                 init_explored_state(env, t + insns[t].off + 1);
9372                 /* tell verifier to check for equivalent states
9373                  * after every call and jump
9374                  */
9375                 if (t + 1 < insn_cnt)
9376                         init_explored_state(env, t + 1);
9377
9378                 return ret;
9379
9380         default:
9381                 /* conditional jump with two edges */
9382                 init_explored_state(env, t);
9383                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, true);
9384                 if (ret)
9385                         return ret;
9386
9387                 return push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env, true);
9388         }
9389 }
9390
9391 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
9392  * loop == back-edge in directed graph
9393  */
9394 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
9395 {
9396         int insn_cnt = env->prog->len;
9397         int *insn_stack, *insn_state;
9398         int ret = 0;
9399         int i;
9400
9401         insn_state = env->cfg.insn_state = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
9402         if (!insn_state)
9403                 return -ENOMEM;
9404
9405         insn_stack = env->cfg.insn_stack = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
9406         if (!insn_stack) {
9407                 kvfree(insn_state);
9408                 return -ENOMEM;
9409         }
9410
9411         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
9412         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
9413         env->cfg.cur_stack = 1;
9414
9415         while (env->cfg.cur_stack > 0) {
9416                 int t = insn_stack[env->cfg.cur_stack - 1];
9417
9418                 ret = visit_insn(t, insn_cnt, env);
9419                 switch (ret) {
9420                 case DONE_EXPLORING:
9421                         insn_state[t] = EXPLORED;
9422                         env->cfg.cur_stack--;
9423                         break;
9424                 case KEEP_EXPLORING:
9425                         break;
9426                 default:
9427                         if (ret > 0) {
9428                                 verbose(env, "visit_insn internal bug\n");
9429                                 ret = -EFAULT;
9430                         }
9431                         goto err_free;
9432                 }
9433         }
9434
9435         if (env->cfg.cur_stack < 0) {
9436                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
9437                 ret = -EFAULT;
9438                 goto err_free;
9439         }
9440
9441         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
9442                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
9443                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
9444                         ret = -EINVAL;
9445                         goto err_free;
9446                 }
9447         }
9448         ret = 0; /* cfg looks good */
9449
9450 err_free:
9451         kvfree(insn_state);
9452         kvfree(insn_stack);
9453         env->cfg.insn_state = env->cfg.insn_stack = NULL;
9454         return ret;
9455 }
9456
9457 static int check_abnormal_return(struct bpf_verifier_env *env)
9458 {
9459         int i;
9460
9461         for (i = 1; i < env->subprog_cnt; i++) {
9462                 if (env->subprog_info[i].has_ld_abs) {
9463                         verbose(env, "LD_ABS is not allowed in subprogs without BTF\n");
9464                         return -EINVAL;
9465                 }
9466                 if (env->subprog_info[i].has_tail_call) {
9467                         verbose(env, "tail_call is not allowed in subprogs without BTF\n");
9468                         return -EINVAL;
9469                 }
9470         }
9471         return 0;
9472 }
9473
9474 /* The minimum supported BTF func info size */
9475 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
9476 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
9477
9478 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
9479                           const union bpf_attr *attr,
9480                           bpfptr_t uattr)
9481 {
9482         const struct btf_type *type, *func_proto, *ret_type;
9483         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size;
9484         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
9485         struct bpf_func_info *krecord;
9486         struct bpf_func_info_aux *info_aux = NULL;
9487         struct bpf_prog *prog;
9488         const struct btf *btf;
9489         bpfptr_t urecord;
9490         u32 prev_offset = 0;
9491         bool scalar_return;
9492         int ret = -ENOMEM;
9493
9494         nfuncs = attr->func_info_cnt;
9495         if (!nfuncs) {
9496                 if (check_abnormal_return(env))
9497                         return -EINVAL;
9498                 return 0;
9499         }
9500
9501         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
9502                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
9503                 return -EINVAL;
9504         }
9505
9506         urec_size = attr->func_info_rec_size;
9507         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
9508             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
9509             urec_size % sizeof(u32)) {
9510                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
9511                 return -EINVAL;
9512         }
9513
9514         prog = env->prog;
9515         btf = prog->aux->btf;
9516
9517         urecord = make_bpfptr(attr->func_info, uattr.is_kernel);
9518         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
9519
9520         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
9521         if (!krecord)
9522                 return -ENOMEM;
9523         info_aux = kcalloc(nfuncs, sizeof(*info_aux), GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
9524         if (!info_aux)
9525                 goto err_free;
9526
9527         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
9528                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
9529                 if (ret) {
9530                         if (ret == -E2BIG) {
9531                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
9532                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
9533                                  * out the rest of the record.
9534                                  */
9535                                 if (copy_to_bpfptr_offset(uattr,
9536                                                           offsetof(union bpf_attr, func_info_rec_size),
9537                                                           &min_size, sizeof(min_size)))
9538                                         ret = -EFAULT;
9539                         }
9540                         goto err_free;
9541                 }
9542
9543                 if (copy_from_bpfptr(&krecord[i], urecord, min_size)) {
9544                         ret = -EFAULT;
9545                         goto err_free;
9546                 }
9547
9548                 /* check insn_off */
9549                 ret = -EINVAL;
9550                 if (i == 0) {
9551                         if (krecord[i].insn_off) {
9552                                 verbose(env,
9553                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
9554                                         krecord[i].insn_off);
9555                                 goto err_free;
9556                         }
9557                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
9558                         verbose(env,
9559                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
9560                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
9561                         goto err_free;
9562                 }
9563
9564                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
9565                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
9566                         goto err_free;
9567                 }
9568
9569                 /* check type_id */
9570                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
9571                 if (!type || !btf_type_is_func(type)) {
9572                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
9573                                 krecord[i].type_id);
9574                         goto err_free;
9575                 }
9576                 info_aux[i].linkage = BTF_INFO_VLEN(type->info);
9577
9578                 func_proto = btf_type_by_id(btf, type->type);
9579                 if (unlikely(!func_proto || !btf_type_is_func_proto(func_proto)))
9580                         /* btf_func_check() already verified it during BTF load */
9581                         goto err_free;
9582                 ret_type = btf_type_skip_modifiers(btf, func_proto->type, NULL);
9583                 scalar_return =
9584                         btf_type_is_small_int(ret_type) || btf_type_is_enum(ret_type);
9585                 if (i && !scalar_return && env->subprog_info[i].has_ld_abs) {
9586                         verbose(env, "LD_ABS is only allowed in functions that return 'int'.\n");
9587                         goto err_free;
9588                 }
9589                 if (i && !scalar_return && env->subprog_info[i].has_tail_call) {
9590                         verbose(env, "tail_call is only allowed in functions that return 'int'.\n");
9591                         goto err_free;
9592                 }
9593
9594                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
9595                 bpfptr_add(&urecord, urec_size);
9596         }
9597
9598         prog->aux->func_info = krecord;
9599         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
9600         prog->aux->func_info_aux = info_aux;
9601         return 0;
9602
9603 err_free:
9604         kvfree(krecord);
9605         kfree(info_aux);
9606         return ret;
9607 }
9608
9609 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
9610 {
9611         struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
9612         int i;
9613
9614         if (!aux->func_info)
9615                 return;
9616
9617         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
9618                 aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
9619 }
9620
9621 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
9622                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
9623 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
9624
9625 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
9626                           const union bpf_attr *attr,
9627                           bpfptr_t uattr)
9628 {
9629         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
9630         struct bpf_subprog_info *sub;
9631         struct bpf_line_info *linfo;
9632         struct bpf_prog *prog;
9633         const struct btf *btf;
9634         bpfptr_t ulinfo;
9635         int err;
9636
9637         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
9638         if (!nr_linfo)
9639                 return 0;
9640
9641         rec_size = attr->line_info_rec_size;
9642         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
9643             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
9644             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
9645                 return -EINVAL;
9646
9647         /* Need to zero it in case the userspace may
9648          * pass in a smaller bpf_line_info object.
9649          */
9650         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
9651                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
9652         if (!linfo)
9653                 return -ENOMEM;
9654
9655         prog = env->prog;
9656         btf = prog->aux->btf;
9657
9658         s = 0;
9659         sub = env->subprog_info;
9660         ulinfo = make_bpfptr(attr->line_info, uattr.is_kernel);
9661         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
9662         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
9663         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
9664                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
9665                 if (err) {
9666                         if (err == -E2BIG) {
9667                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
9668                                 if (copy_to_bpfptr_offset(uattr,
9669                                                           offsetof(union bpf_attr, line_info_rec_size),
9670                                                           &expected_size, sizeof(expected_size)))
9671                                         err = -EFAULT;
9672                         }
9673                         goto err_free;
9674                 }
9675
9676                 if (copy_from_bpfptr(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
9677                         err = -EFAULT;
9678                         goto err_free;
9679                 }
9680
9681                 /*
9682                  * Check insn_off to ensure
9683                  * 1) strictly increasing AND
9684                  * 2) bounded by prog->len
9685                  *
9686                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
9687                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
9688                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
9689                  * first sub also and the first sub must have
9690                  * subprog_info[0].start == 0.
9691                  */
9692                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
9693                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
9694                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
9695                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
9696                                 prog->len);
9697                         err = -EINVAL;
9698                         goto err_free;
9699                 }
9700
9701                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
9702                         verbose(env,
9703                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
9704                                 i);
9705                         err = -EINVAL;
9706                         goto err_free;
9707                 }
9708
9709                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
9710                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
9711                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
9712                         err = -EINVAL;
9713                         goto err_free;
9714                 }
9715
9716                 if (s != env->subprog_cnt) {
9717                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
9718                                 sub[s].linfo_idx = i;
9719                                 s++;
9720                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
9721                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
9722                                 err = -EINVAL;
9723                                 goto err_free;
9724                         }
9725                 }
9726
9727                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
9728                 bpfptr_add(&ulinfo, rec_size);
9729         }
9730
9731         if (s != env->subprog_cnt) {
9732                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
9733                         env->subprog_cnt - s, s);
9734                 err = -EINVAL;
9735                 goto err_free;
9736         }
9737
9738         prog->aux->linfo = linfo;
9739         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
9740
9741         return 0;
9742
9743 err_free:
9744         kvfree(linfo);
9745         return err;
9746 }
9747
9748 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
9749                           const union bpf_attr *attr,
9750                           bpfptr_t uattr)
9751 {
9752         struct btf *btf;
9753         int err;
9754
9755         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt) {
9756                 if (check_abnormal_return(env))
9757                         return -EINVAL;
9758                 return 0;
9759         }
9760
9761         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
9762         if (IS_ERR(btf))
9763                 return PTR_ERR(btf);
9764         if (btf_is_kernel(btf)) {
9765                 btf_put(btf);
9766                 return -EACCES;
9767         }
9768         env->prog->aux->btf = btf;
9769
9770         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
9771         if (err)
9772                 return err;
9773
9774         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
9775         if (err)
9776                 return err;
9777
9778         return 0;
9779 }
9780
9781 /* check %cur's range satisfies %old's */
9782 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
9783                          struct bpf_reg_state *cur)
9784 {
9785         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
9786                old->umax_value >= cur->umax_value &&
9787                old->smin_value <= cur->smin_value &&
9788                old->smax_value >= cur->smax_value &&
9789                old->u32_min_value <= cur->u32_min_value &&
9790                old->u32_max_value >= cur->u32_max_value &&
9791                old->s32_min_value <= cur->s32_min_value &&
9792                old->s32_max_value >= cur->s32_max_value;
9793 }
9794
9795 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
9796  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
9797  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
9798  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
9799  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
9800  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
9801  * that.
9802  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
9803  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
9804  */
9805 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct bpf_id_pair *idmap)
9806 {
9807         unsigned int i;
9808
9809         for (i = 0; i < BPF_ID_MAP_SIZE; i++) {
9810                 if (!idmap[i].old) {
9811                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
9812                         idmap[i].old = old_id;
9813                         idmap[i].cur = cur_id;
9814                         return true;
9815                 }
9816                 if (idmap[i].old == old_id)
9817                         return idmap[i].cur == cur_id;
9818         }
9819         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
9820         WARN_ON_ONCE(1);
9821         return false;
9822 }
9823
9824 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
9825                              struct bpf_func_state *st)
9826 {
9827         enum bpf_reg_liveness live;
9828         int i, j;
9829
9830         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
9831                 live = st->regs[i].live;
9832                 /* liveness must not touch this register anymore */
9833                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
9834                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
9835                         /* since the register is unused, clear its state
9836                          * to make further comparison simpler
9837                          */
9838                         __mark_reg_not_init(env, &st->regs[i]);
9839         }
9840
9841         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
9842                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
9843                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
9844                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
9845                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
9846                         __mark_reg_not_init(env, &st->stack[i].spilled_ptr);
9847                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
9848                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
9849                 }
9850         }
9851 }
9852
9853 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
9854                                  struct bpf_verifier_state *st)
9855 {
9856         int i;
9857
9858         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
9859                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
9860                 return;
9861
9862         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
9863                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
9864 }
9865
9866 /* the parentage chains form a tree.
9867  * the verifier states are added to state lists at given insn and
9868  * pushed into state stack for future exploration.
9869  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
9870  * stored in the state lists have their final liveness state already,
9871  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
9872  * the verifier explores other branches.
9873  * Example:
9874  * 1: r0 = 1
9875  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
9876  * 3: r0 = 2
9877  * 4: exit
9878  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
9879  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
9880  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
9881  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
9882  *
9883  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
9884  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
9885  * time means that all states below this branch were already explored and
9886  * their final liveness marks are already propagated.
9887  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
9888  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
9889  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
9890  * will not be used.
9891  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
9892  * to simplify state merging.
9893  *
9894  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
9895  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
9896  * the callsites
9897  */
9898 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
9899                               struct bpf_verifier_state *cur)
9900 {
9901         struct bpf_verifier_state_list *sl;
9902         int i;
9903
9904         sl = *explored_state(env, insn);
9905         while (sl) {
9906                 if (sl->state.branches)
9907                         goto next;
9908                 if (sl->state.insn_idx != insn ||
9909                     sl->state.curframe != cur->curframe)
9910                         goto next;
9911                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
9912                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
9913                                 goto next;
9914                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
9915 next:
9916                 sl = sl->next;
9917         }
9918 }
9919
9920 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
9921 static bool regsafe(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_reg_state *rold,
9922                     struct bpf_reg_state *rcur, struct bpf_id_pair *idmap)
9923 {
9924         bool equal;
9925
9926         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
9927                 /* explored state didn't use this */
9928                 return true;
9929
9930         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
9931
9932         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
9933                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
9934                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
9935                  */
9936                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
9937
9938         if (equal)
9939                 return true;
9940
9941         if (rold->type == NOT_INIT)
9942                 /* explored state can't have used this */
9943                 return true;
9944         if (rcur->type == NOT_INIT)
9945                 return false;
9946         switch (rold->type) {
9947         case SCALAR_VALUE:
9948                 if (env->explore_alu_limits)
9949                         return false;
9950                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
9951                         if (!rold->precise && !rcur->precise)
9952                                 return true;
9953                         /* new val must satisfy old val knowledge */
9954                         return range_within(rold, rcur) &&
9955                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
9956                 } else {
9957                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
9958                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
9959                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
9960                          * while pointers are not. We could make this safe in
9961                          * special cases if root is calling us, but it's
9962                          * probably not worth the hassle.
9963                          */
9964                         return false;
9965                 }
9966         case PTR_TO_MAP_KEY:
9967         case PTR_TO_MAP_VALUE:
9968                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
9969                  * everything else matches, we are OK.
9970                  * 'id' is not compared, since it's only used for maps with
9971                  * bpf_spin_lock inside map element and in such cases if
9972                  * the rest of the prog is valid for one map element then
9973                  * it's valid for all map elements regardless of the key
9974                  * used in bpf_map_lookup()
9975                  */
9976                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
9977                        range_within(rold, rcur) &&
9978                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
9979         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
9980                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
9981                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
9982                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
9983                  * checked, doing so could have affected others with the same
9984                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
9985                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
9986                  */
9987                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
9988                         return false;
9989                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
9990                         return false;
9991                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
9992                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
9993         case PTR_TO_PACKET_META:
9994         case PTR_TO_PACKET:
9995                 if (rcur->type != rold->type)
9996                         return false;
9997                 /* We must have at least as much range as the old ptr
9998                  * did, so that any accesses which were safe before are
9999                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
10000                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
10001                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
10002                  */
10003                 if (rold->range > rcur->range)
10004                         return false;
10005                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
10006                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
10007                  */
10008                 if (rold->off != rcur->off)
10009                         return false;
10010                 /* id relations must be preserved */
10011                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
10012                         return false;
10013                 /* new val must satisfy old val knowledge */
10014                 return range_within(rold, rcur) &&
10015                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
10016         case PTR_TO_CTX:
10017         case CONST_PTR_TO_MAP:
10018         case PTR_TO_PACKET_END:
10019         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
10020         case PTR_TO_SOCKET:
10021         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
10022         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
10023         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
10024         case PTR_TO_TCP_SOCK:
10025         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
10026         case PTR_TO_XDP_SOCK:
10027                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
10028                  * would have accepted
10029                  */
10030         default:
10031                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
10032                 return false;
10033         }
10034
10035         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
10036         WARN_ON_ONCE(1);
10037         return false;
10038 }
10039
10040 static bool stacksafe(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_func_state *old,
10041                       struct bpf_func_state *cur, struct bpf_id_pair *idmap)
10042 {
10043         int i, spi;
10044
10045         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
10046          * slots in the current stack, since explored(safe) state
10047          * didn't use them
10048          */
10049         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
10050                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
10051
10052                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
10053                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
10054                         /* explored state didn't use this */
10055                         continue;
10056                 }
10057
10058                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
10059                         continue;
10060
10061                 /* explored stack has more populated slots than current stack
10062                  * and these slots were used
10063                  */
10064                 if (i >= cur->allocated_stack)
10065                         return false;
10066
10067                 /* if old state was safe with misc data in the stack
10068                  * it will be safe with zero-initialized stack.
10069                  * The opposite is not true
10070                  */
10071                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
10072                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
10073                         continue;
10074                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
10075                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
10076                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
10077                          * this stack slot, but current has STACK_MISC ->
10078                          * this verifier states are not equivalent,
10079                          * return false to continue verification of this path
10080                          */
10081                         return false;
10082                 if (i % BPF_REG_SIZE)
10083                         continue;
10084                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
10085                         continue;
10086                 if (!regsafe(env, &old->stack[spi].spilled_ptr,
10087                              &cur->stack[spi].spilled_ptr, idmap))
10088                         /* when explored and current stack slot are both storing
10089                          * spilled registers, check that stored pointers types
10090                          * are the same as well.
10091                          * Ex: explored safe path could have stored
10092                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
10093                          * but current path has stored:
10094                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
10095                          * such verifier states are not equivalent.
10096                          * return false to continue verification of this path
10097                          */
10098                         return false;
10099         }
10100         return true;
10101 }
10102
10103 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
10104 {
10105         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
10106                 return false;
10107         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
10108                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
10109 }
10110
10111 /* compare two verifier states
10112  *
10113  * all states stored in state_list are known to be valid, since
10114  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
10115  *
10116  * this function is called when verifier exploring different branches of
10117  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
10118  * more strict register state and more strict stack state then this execution
10119  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
10120  * concluded that more strict state leads to valid finish.
10121  *
10122  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
10123  * and explored stack state is more conservative than the current one.
10124  * Example:
10125  *       explored                   current
10126  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
10127  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
10128  *
10129  * In other words if current stack state (one being explored) has more
10130  * valid slots than old one that already passed validation, it means
10131  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
10132  *
10133  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
10134  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
10135  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
10136  */
10137 static bool func_states_equal(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_func_state *old,
10138                               struct bpf_func_state *cur)
10139 {
10140         int i;
10141
10142         memset(env->idmap_scratch, 0, sizeof(env->idmap_scratch));
10143         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
10144                 if (!regsafe(env, &old->regs[i], &cur->regs[i],
10145                              env->idmap_scratch))
10146                         return false;
10147
10148         if (!stacksafe(env, old, cur, env->idmap_scratch))
10149                 return false;
10150
10151         if (!refsafe(old, cur))
10152                 return false;
10153
10154         return true;
10155 }
10156
10157 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
10158                          struct bpf_verifier_state *old,
10159                          struct bpf_verifier_state *cur)
10160 {
10161         int i;
10162
10163         if (old->curframe != cur->curframe)
10164                 return false;
10165
10166         /* Verification state from speculative execution simulation
10167          * must never prune a non-speculative execution one.
10168          */
10169         if (old->speculative && !cur->speculative)
10170                 return false;
10171
10172         if (old->active_spin_lock != cur->active_spin_lock)
10173                 return false;
10174
10175         /* for states to be equal callsites have to be the same
10176          * and all frame states need to be equivalent
10177          */
10178         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
10179                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
10180                         return false;
10181                 if (!func_states_equal(env, old->frame[i], cur->frame[i]))
10182                         return false;
10183         }
10184         return true;
10185 }
10186
10187 /* Return 0 if no propagation happened. Return negative error code if error
10188  * happened. Otherwise, return the propagated bit.
10189  */
10190 static int propagate_liveness_reg(struct bpf_verifier_env *env,
10191                                   struct bpf_reg_state *reg,
10192                                   struct bpf_reg_state *parent_reg)
10193 {
10194         u8 parent_flag = parent_reg->live & REG_LIVE_READ;
10195         u8 flag = reg->live & REG_LIVE_READ;
10196         int err;
10197
10198         /* When comes here, read flags of PARENT_REG or REG could be any of
10199          * REG_LIVE_READ64, REG_LIVE_READ32, REG_LIVE_NONE. There is no need
10200          * of propagation if PARENT_REG has strongest REG_LIVE_READ64.
10201          */
10202         if (parent_flag == REG_LIVE_READ64 ||
10203             /* Or if there is no read flag from REG. */
10204             !flag ||
10205             /* Or if the read flag from REG is the same as PARENT_REG. */
10206             parent_flag == flag)
10207                 return 0;
10208
10209         err = mark_reg_read(env, reg, parent_reg, flag);
10210         if (err)
10211                 return err;
10212
10213         return flag;
10214 }
10215
10216 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
10217  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
10218  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
10219  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
10220  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
10221  * in mark_reg_read() is for.
10222  */
10223 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
10224                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
10225                               struct bpf_verifier_state *vparent)
10226 {
10227         struct bpf_reg_state *state_reg, *parent_reg;
10228         struct bpf_func_state *state, *parent;
10229         int i, frame, err = 0;
10230
10231         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
10232                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
10233                      vparent->curframe, vstate->curframe);
10234                 return -EFAULT;
10235         }
10236         /* Propagate read liveness of registers... */
10237         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
10238         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
10239                 parent = vparent->frame[frame];
10240                 state = vstate->frame[frame];
10241                 parent_reg = parent->regs;
10242                 state_reg = state->regs;
10243                 /* We don't need to worry about FP liveness, it's read-only */
10244                 for (i = frame < vstate->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
10245                         err = propagate_liveness_reg(env, &state_reg[i],
10246                                                      &parent_reg[i]);
10247                         if (err < 0)
10248                                 return err;
10249                         if (err == REG_LIVE_READ64)
10250                                 mark_insn_zext(env, &parent_reg[i]);
10251                 }
10252
10253                 /* Propagate stack slots. */
10254                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
10255                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10256                         parent_reg = &parent->stack[i].spilled_ptr;
10257                         state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
10258                         err = propagate_liveness_reg(env, state_reg,
10259                                                      parent_reg);
10260                         if (err < 0)
10261                                 return err;
10262                 }
10263         }
10264         return 0;
10265 }
10266
10267 /* find precise scalars in the previous equivalent state and
10268  * propagate them into the current state
10269  */
10270 static int propagate_precision(struct bpf_verifier_env *env,
10271                                const struct bpf_verifier_state *old)
10272 {
10273         struct bpf_reg_state *state_reg;
10274         struct bpf_func_state *state;
10275         int i, err = 0;
10276
10277         state = old->frame[old->curframe];
10278         state_reg = state->regs;
10279         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++, state_reg++) {
10280                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
10281                     !state_reg->precise)
10282                         continue;
10283                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
10284                         verbose(env, "propagating r%d\n", i);
10285                 err = mark_chain_precision(env, i);
10286                 if (err < 0)
10287                         return err;
10288         }
10289
10290         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10291                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
10292                         continue;
10293                 state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
10294                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
10295                     !state_reg->precise)
10296                         continue;
10297                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
10298                         verbose(env, "propagating fp%d\n",
10299                                 (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
10300                 err = mark_chain_precision_stack(env, i);
10301                 if (err < 0)
10302                         return err;
10303         }
10304         return 0;
10305 }
10306
10307 static bool states_maybe_looping(struct bpf_verifier_state *old,
10308                                  struct bpf_verifier_state *cur)
10309 {
10310         struct bpf_func_state *fold, *fcur;
10311         int i, fr = cur->curframe;
10312
10313         if (old->curframe != fr)
10314                 return false;
10315
10316         fold = old->frame[fr];
10317         fcur = cur->frame[fr];
10318         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
10319                 if (memcmp(&fold->regs[i], &fcur->regs[i],
10320                            offsetof(struct bpf_reg_state, parent)))
10321                         return false;
10322         return true;
10323 }
10324
10325
10326 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
10327 {
10328         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
10329         struct bpf_verifier_state_list *sl, **pprev;
10330         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
10331         int i, j, err, states_cnt = 0;
10332         bool add_new_state = env->test_state_freq ? true : false;
10333
10334         cur->last_insn_idx = env->prev_insn_idx;
10335         if (!env->insn_aux_data[insn_idx].prune_point)
10336                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
10337                  * be doing state search here
10338                  */
10339                 return 0;
10340
10341         /* bpf progs typically have pruning point every 4 instructions
10342          * http://vger.kernel.org/bpfconf2019.html#session-1
10343          * Do not add new state for future pruning if the verifier hasn't seen
10344          * at least 2 jumps and at least 8 instructions.
10345          * This heuristics helps decrease 'total_states' and 'peak_states' metric.
10346          * In tests that amounts to up to 50% reduction into total verifier
10347          * memory consumption and 20% verifier time speedup.
10348          */
10349         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed >= 2 &&
10350             env->insn_processed - env->prev_insn_processed >= 8)
10351                 add_new_state = true;
10352
10353         pprev = explored_state(env, insn_idx);
10354         sl = *pprev;
10355
10356         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
10357
10358         while (sl) {
10359                 states_cnt++;
10360                 if (sl->state.insn_idx != insn_idx)
10361                         goto next;
10362                 if (sl->state.branches) {
10363                         if (states_maybe_looping(&sl->state, cur) &&
10364                             states_equal(env, &sl->state, cur)) {
10365                                 verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
10366                                 verbose(env, "infinite loop detected at insn %d\n", insn_idx);
10367                                 return -EINVAL;
10368                         }
10369                         /* if the verifier is processing a loop, avoid adding new state
10370                          * too often, since different loop iterations have distinct
10371                          * states and may not help future pruning.
10372                          * This threshold shouldn't be too low to make sure that
10373                          * a loop with large bound will be rejected quickly.
10374                          * The most abusive loop will be:
10375                          * r1 += 1
10376                          * if r1 < 1000000 goto pc-2
10377                          * 1M insn_procssed limit / 100 == 10k peak states.
10378                          * This threshold shouldn't be too high either, since states
10379                          * at the end of the loop are likely to be useful in pruning.
10380                          */
10381                         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed < 20 &&
10382                             env->insn_processed - env->prev_insn_processed < 100)
10383                                 add_new_state = false;
10384                         goto miss;
10385                 }
10386                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
10387                         sl->hit_cnt++;
10388                         /* reached equivalent register/stack state,
10389                          * prune the search.
10390                          * Registers read by the continuation are read by us.
10391                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
10392                          * will prevent corresponding reads in the continuation
10393                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
10394                          * own state will get the read marks recorded, but
10395                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
10396                          * this state and will pop a new one.
10397                          */
10398                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
10399
10400                         /* if previous state reached the exit with precision and
10401                          * current state is equivalent to it (except precsion marks)
10402                          * the precision needs to be propagated back in
10403                          * the current state.
10404                          */
10405                         err = err ? : push_jmp_history(env, cur);
10406                         err = err ? : propagate_precision(env, &sl->state);
10407                         if (err)
10408                                 return err;
10409                         return 1;
10410                 }
10411 miss:
10412                 /* when new state is not going to be added do not increase miss count.
10413                  * Otherwise several loop iterations will remove the state
10414                  * recorded earlier. The goal of these heuristics is to have
10415                  * states from some iterations of the loop (some in the beginning
10416                  * and some at the end) to help pruning.
10417                  */
10418                 if (add_new_state)
10419                         sl->miss_cnt++;
10420                 /* heuristic to determine whether this state is beneficial
10421                  * to keep checking from state equivalence point of view.
10422                  * Higher numbers increase max_states_per_insn and verification time,
10423                  * but do not meaningfully decrease insn_processed.
10424                  */
10425                 if (sl->miss_cnt > sl->hit_cnt * 3 + 3) {
10426                         /* the state is unlikely to be useful. Remove it to
10427                          * speed up verification
10428                          */
10429                         *pprev = sl->next;
10430                         if (sl->state.frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE) {
10431                                 u32 br = sl->state.branches;
10432
10433                                 WARN_ONCE(br,
10434                                           "BUG live_done but branches_to_explore %d\n",
10435                                           br);
10436                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
10437                                 kfree(sl);
10438                                 env->peak_states--;
10439                         } else {
10440                                 /* cannot free this state, since parentage chain may
10441                                  * walk it later. Add it for free_list instead to
10442                                  * be freed at the end of verification
10443                                  */
10444                                 sl->next = env->free_list;
10445                                 env->free_list = sl;
10446                         }
10447                         sl = *pprev;
10448                         continue;
10449                 }
10450 next:
10451                 pprev = &sl->next;
10452                 sl = *pprev;
10453         }
10454
10455         if (env->max_states_per_insn < states_cnt)
10456                 env->max_states_per_insn = states_cnt;
10457
10458         if (!env->bpf_capable && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
10459                 return push_jmp_history(env, cur);
10460
10461         if (!add_new_state)
10462                 return push_jmp_history(env, cur);
10463
10464         /* There were no equivalent states, remember the current one.
10465          * Technically the current state is not proven to be safe yet,
10466          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
10467          * or it will be rejected. When there are no loops the verifier won't be
10468          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
10469          * again on the way to bpf_exit.
10470          * When looping the sl->state.branches will be > 0 and this state
10471          * will not be considered for equivalence until branches == 0.
10472          */
10473         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
10474         if (!new_sl)
10475                 return -ENOMEM;
10476         env->total_states++;
10477         env->peak_states++;
10478         env->prev_jmps_processed = env->jmps_processed;
10479         env->prev_insn_processed = env->insn_processed;
10480
10481         /* add new state to the head of linked list */
10482         new = &new_sl->state;
10483         err = copy_verifier_state(new, cur);
10484         if (err) {
10485                 free_verifier_state(new, false);
10486                 kfree(new_sl);
10487                 return err;
10488         }
10489         new->insn_idx = insn_idx;
10490         WARN_ONCE(new->branches != 1,
10491                   "BUG is_state_visited:branches_to_explore=%d insn %d\n", new->branches, insn_idx);
10492
10493         cur->parent = new;
10494         cur->first_insn_idx = insn_idx;
10495         clear_jmp_history(cur);
10496         new_sl->next = *explored_state(env, insn_idx);
10497         *explored_state(env, insn_idx) = new_sl;
10498         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
10499          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
10500          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
10501          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
10502          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
10503          * from callee with its full parentage chain, anyway.
10504          */
10505         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
10506          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
10507          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
10508          * their parent and current state never has children yet.  Only
10509          * explored_states can get read marks.)
10510          */
10511         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
10512                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
10513                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
10514                 for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
10515                         cur->frame[j]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
10516         }
10517
10518         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
10519         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
10520                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
10521                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
10522
10523                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10524                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
10525                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
10526                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
10527                 }
10528         }
10529         return 0;
10530 }
10531
10532 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
10533 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
10534 {
10535         switch (type) {
10536         case PTR_TO_CTX:
10537         case PTR_TO_SOCKET:
10538         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
10539         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
10540         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
10541         case PTR_TO_TCP_SOCK:
10542         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
10543         case PTR_TO_XDP_SOCK:
10544         case PTR_TO_BTF_ID:
10545         case PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL:
10546                 return false;
10547         default:
10548                 return true;
10549         }
10550 }
10551
10552 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
10553  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
10554  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
10555  *
10556  * R1 = sock_ptr
10557  * goto X;
10558  * ...
10559  * R1 = some_other_valid_ptr;
10560  * goto X;
10561  * ...
10562  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
10563  */
10564 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
10565 {
10566         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
10567                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
10568 }
10569
10570 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
10571 {
10572         bool pop_log = !(env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2);
10573         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
10574         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
10575         struct bpf_reg_state *regs;
10576         int insn_cnt = env->prog->len;
10577         bool do_print_state = false;
10578         int prev_insn_idx = -1;
10579
10580         for (;;) {
10581                 struct bpf_insn *insn;
10582                 u8 class;
10583                 int err;
10584
10585                 env->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
10586                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
10587                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
10588                                 env->insn_idx, insn_cnt);
10589                         return -EFAULT;
10590                 }
10591
10592                 insn = &insns[env->insn_idx];
10593                 class = BPF_CLASS(insn->code);
10594
10595                 if (++env->insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
10596                         verbose(env,
10597                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
10598                                 env->insn_processed);
10599                         return -E2BIG;
10600                 }
10601
10602                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
10603                 if (err < 0)
10604                         return err;
10605                 if (err == 1) {
10606                         /* found equivalent state, can prune the search */
10607                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
10608                                 if (do_print_state)
10609                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
10610                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
10611                                                 env->cur_state->speculative ?
10612                                                 " (speculative execution)" : "");
10613                                 else
10614                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
10615                         }
10616                         goto process_bpf_exit;
10617                 }
10618
10619                 if (signal_pending(current))
10620                         return -EAGAIN;
10621
10622                 if (need_resched())
10623                         cond_resched();
10624
10625                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2 ||
10626                     (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL && do_print_state)) {
10627                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
10628                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
10629                         else
10630                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
10631                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
10632                                         env->cur_state->speculative ?
10633                                         " (speculative execution)" : "");
10634                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
10635                         do_print_state = false;
10636                 }
10637
10638                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
10639                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
10640                                 .cb_call        = disasm_kfunc_name,
10641                                 .cb_print       = verbose,
10642                                 .private_data   = env,
10643                         };
10644
10645                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
10646                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
10647                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
10648                 }
10649
10650                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
10651                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
10652                                                            env->prev_insn_idx);
10653                         if (err)
10654                                 return err;
10655                 }
10656
10657                 regs = cur_regs(env);
10658                 sanitize_mark_insn_seen(env);
10659                 prev_insn_idx = env->insn_idx;
10660
10661                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
10662                         err = check_alu_op(env, insn);
10663                         if (err)
10664                                 return err;
10665
10666                 } else if (class == BPF_LDX) {
10667                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
10668
10669                         /* check for reserved fields is already done */
10670
10671                         /* check src operand */
10672                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
10673                         if (err)
10674                                 return err;
10675
10676                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
10677                         if (err)
10678                                 return err;
10679
10680                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
10681
10682                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
10683                          * the state of dst_reg will be updated by this func
10684                          */
10685                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
10686                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
10687                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
10688                         if (err)
10689                                 return err;
10690
10691                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
10692
10693                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
10694                                 /* saw a valid insn
10695                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
10696                                  * save type to validate intersecting paths
10697                                  */
10698                                 *prev_src_type = src_reg_type;
10699
10700                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
10701                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
10702                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
10703                                  * with different pointer types:
10704                                  * src_reg == ctx in one branch and
10705                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
10706                                  * Reject it.
10707                                  */
10708                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
10709                                 return -EINVAL;
10710                         }
10711
10712                 } else if (class == BPF_STX) {
10713                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
10714
10715                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ATOMIC) {
10716                                 err = check_atomic(env, env->insn_idx, insn);
10717                                 if (err)
10718                                         return err;
10719                                 env->insn_idx++;
10720                                 continue;
10721                         }
10722
10723                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0) {
10724                                 verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
10725                                 return -EINVAL;
10726                         }
10727
10728                         /* check src1 operand */
10729                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
10730                         if (err)
10731                                 return err;
10732                         /* check src2 operand */
10733                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
10734                         if (err)
10735                                 return err;
10736
10737                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
10738
10739                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
10740                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
10741                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
10742                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
10743                         if (err)
10744                                 return err;
10745
10746                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
10747
10748                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
10749                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
10750                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
10751                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
10752                                 return -EINVAL;
10753                         }
10754
10755                 } else if (class == BPF_ST) {
10756                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
10757                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
10758                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
10759                                 return -EINVAL;
10760                         }
10761                         /* check src operand */
10762                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
10763                         if (err)
10764                                 return err;
10765
10766                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
10767                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
10768                                         insn->dst_reg,
10769                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
10770                                 return -EACCES;
10771                         }
10772
10773                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
10774                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
10775                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
10776                                                BPF_WRITE, -1, false);
10777                         if (err)
10778                                 return err;
10779
10780                 } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
10781                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
10782
10783                         env->jmps_processed++;
10784                         if (opcode == BPF_CALL) {
10785                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
10786                                     insn->off != 0 ||
10787                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
10788                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL &&
10789                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL) ||
10790                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
10791                                     class == BPF_JMP32) {
10792                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
10793                                         return -EINVAL;
10794                                 }
10795
10796                                 if (env->cur_state->active_spin_lock &&
10797                                     (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL ||
10798                                      insn->imm != BPF_FUNC_spin_unlock)) {
10799                                         verbose(env, "function calls are not allowed while holding a lock\n");
10800                                         return -EINVAL;
10801                                 }
10802                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
10803                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
10804                                 else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL)
10805                                         err = check_kfunc_call(env, insn);
10806                                 else
10807                                         err = check_helper_call(env, insn, &env->insn_idx);
10808                                 if (err)
10809                                         return err;
10810                         } else if (opcode == BPF_JA) {
10811                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
10812                                     insn->imm != 0 ||
10813                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
10814                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
10815                                     class == BPF_JMP32) {
10816                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
10817                                         return -EINVAL;
10818                                 }
10819
10820                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
10821                                 continue;
10822
10823                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
10824                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
10825                                     insn->imm != 0 ||
10826                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
10827                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
10828                                     class == BPF_JMP32) {
10829                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
10830                                         return -EINVAL;
10831                                 }
10832
10833                                 if (env->cur_state->active_spin_lock) {
10834                                         verbose(env, "bpf_spin_unlock is missing\n");
10835                                         return -EINVAL;
10836                                 }
10837
10838                                 if (state->curframe) {
10839                                         /* exit from nested function */
10840                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
10841                                         if (err)
10842                                                 return err;
10843                                         do_print_state = true;
10844                                         continue;
10845                                 }
10846
10847                                 err = check_reference_leak(env);
10848                                 if (err)
10849                                         return err;
10850
10851                                 err = check_return_code(env);
10852                                 if (err)
10853                                         return err;
10854 process_bpf_exit:
10855                                 update_branch_counts(env, env->cur_state);
10856                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx,
10857                                                 &env->insn_idx, pop_log);
10858                                 if (err < 0) {
10859                                         if (err != -ENOENT)
10860                                                 return err;
10861                                         break;
10862                                 } else {
10863                                         do_print_state = true;
10864                                         continue;
10865                                 }
10866                         } else {
10867                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
10868                                 if (err)
10869                                         return err;
10870                         }
10871                 } else if (class == BPF_LD) {
10872                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
10873
10874                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
10875                                 err = check_ld_abs(env, insn);
10876                                 if (err)
10877                                         return err;
10878
10879                         } else if (mode == BPF_IMM) {
10880                                 err = check_ld_imm(env, insn);
10881                                 if (err)
10882                                         return err;
10883
10884                                 env->insn_idx++;
10885                                 sanitize_mark_insn_seen(env);
10886                         } else {
10887                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
10888                                 return -EINVAL;
10889                         }
10890                 } else {
10891                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
10892                         return -EINVAL;
10893                 }
10894
10895                 env->insn_idx++;
10896         }
10897
10898         return 0;
10899 }
10900
10901 static int find_btf_percpu_datasec(struct btf *btf)
10902 {
10903         const struct btf_type *t;
10904         const char *tname;
10905         int i, n;
10906
10907         /*
10908          * Both vmlinux and module each have their own ".data..percpu"
10909          * DATASECs in BTF. So for module's case, we need to skip vmlinux BTF
10910          * types to look at only module's own BTF types.
10911          */
10912         n = btf_nr_types(btf);
10913         if (btf_is_module(btf))
10914                 i = btf_nr_types(btf_vmlinux);
10915         else
10916                 i = 1;
10917
10918         for(; i < n; i++) {
10919                 t = btf_type_by_id(btf, i);
10920                 if (BTF_INFO_KIND(t->info) != BTF_KIND_DATASEC)
10921                         continue;
10922
10923                 tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
10924                 if (!strcmp(tname, ".data..percpu"))
10925                         return i;
10926         }
10927
10928         return -ENOENT;
10929 }
10930
10931 /* replace pseudo btf_id with kernel symbol address */
10932 static int check_pseudo_btf_id(struct bpf_verifier_env *env,
10933                                struct bpf_insn *insn,
10934                                struct bpf_insn_aux_data *aux)
10935 {
10936         const struct btf_var_secinfo *vsi;
10937         const struct btf_type *datasec;
10938         struct btf_mod_pair *btf_mod;
10939         const struct btf_type *t;
10940         const char *sym_name;
10941         bool percpu = false;
10942         u32 type, id = insn->imm;
10943         struct btf *btf;
10944         s32 datasec_id;
10945         u64 addr;
10946         int i, btf_fd, err;
10947
10948         btf_fd = insn[1].imm;
10949         if (btf_fd) {
10950                 btf = btf_get_by_fd(btf_fd);
10951                 if (IS_ERR(btf)) {
10952                         verbose(env, "invalid module BTF object FD specified.\n");
10953                         return -EINVAL;
10954                 }
10955         } else {
10956                 if (!btf_vmlinux) {
10957                         verbose(env, "kernel is missing BTF, make sure CONFIG_DEBUG_INFO_BTF=y is specified in Kconfig.\n");
10958                         return -EINVAL;
10959                 }
10960                 btf = btf_vmlinux;
10961                 btf_get(btf);
10962         }
10963
10964         t = btf_type_by_id(btf, id);
10965         if (!t) {
10966                 verbose(env, "ldimm64 insn specifies invalid btf_id %d.\n", id);
10967                 err = -ENOENT;
10968                 goto err_put;
10969         }
10970
10971         if (!btf_type_is_var(t)) {
10972                 verbose(env, "pseudo btf_id %d in ldimm64 isn't KIND_VAR.\n", id);
10973                 err = -EINVAL;
10974                 goto err_put;
10975         }
10976
10977         sym_name = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
10978         addr = kallsyms_lookup_name(sym_name);
10979         if (!addr) {
10980                 verbose(env, "ldimm64 failed to find the address for kernel symbol '%s'.\n",
10981                         sym_name);
10982                 err = -ENOENT;
10983                 goto err_put;
10984         }
10985
10986         datasec_id = find_btf_percpu_datasec(btf);
10987         if (datasec_id > 0) {
10988                 datasec = btf_type_by_id(btf, datasec_id);
10989                 for_each_vsi(i, datasec, vsi) {
10990                         if (vsi->type == id) {
10991                                 percpu = true;
10992                                 break;
10993                         }
10994                 }
10995         }
10996
10997         insn[0].imm = (u32)addr;
10998         insn[1].imm = addr >> 32;
10999
11000         type = t->type;
11001         t = btf_type_skip_modifiers(btf, type, NULL);
11002         if (percpu) {
11003                 aux->btf_var.reg_type = PTR_TO_PERCPU_BTF_ID;
11004                 aux->btf_var.btf = btf;
11005                 aux->btf_var.btf_id = type;
11006         } else if (!btf_type_is_struct(t)) {
11007                 const struct btf_type *ret;
11008                 const char *tname;
11009                 u32 tsize;
11010
11011                 /* resolve the type size of ksym. */
11012                 ret = btf_resolve_size(btf, t, &tsize);
11013                 if (IS_ERR(ret)) {
11014                         tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
11015                         verbose(env, "ldimm64 unable to resolve the size of type '%s': %ld\n",
11016                                 tname, PTR_ERR(ret));
11017                         err = -EINVAL;
11018                         goto err_put;
11019                 }
11020                 aux->btf_var.reg_type = PTR_TO_MEM;
11021                 aux->btf_var.mem_size = tsize;
11022         } else {
11023                 aux->btf_var.reg_type = PTR_TO_BTF_ID;
11024                 aux->btf_var.btf = btf;
11025                 aux->btf_var.btf_id = type;
11026         }
11027
11028         /* check whether we recorded this BTF (and maybe module) already */
11029         for (i = 0; i < env->used_btf_cnt; i++) {
11030                 if (env->used_btfs[i].btf == btf) {
11031                         btf_put(btf);
11032                         return 0;
11033                 }
11034         }
11035
11036         if (env->used_btf_cnt >= MAX_USED_BTFS) {
11037                 err = -E2BIG;
11038                 goto err_put;
11039         }
11040
11041         btf_mod = &env->used_btfs[env->used_btf_cnt];
11042         btf_mod->btf = btf;
11043         btf_mod->module = NULL;
11044
11045         /* if we reference variables from kernel module, bump its refcount */
11046         if (btf_is_module(btf)) {
11047                 btf_mod->module = btf_try_get_module(btf);
11048                 if (!btf_mod->module) {
11049                         err = -ENXIO;
11050                         goto err_put;
11051                 }
11052         }
11053
11054         env->used_btf_cnt++;
11055
11056         return 0;
11057 err_put:
11058         btf_put(btf);
11059         return err;
11060 }
11061
11062 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
11063 {
11064         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
11065                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
11066                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
11067                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
11068 }
11069
11070 static bool is_tracing_prog_type(enum bpf_prog_type type)
11071 {
11072         switch (type) {
11073         case BPF_PROG_TYPE_KPROBE:
11074         case BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT:
11075         case BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT:
11076         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
11077                 return true;
11078         default:
11079                 return false;
11080         }
11081 }
11082
11083 static bool is_preallocated_map(struct bpf_map *map)
11084 {
11085         if (!check_map_prealloc(map))
11086                 return false;
11087         if (map->inner_map_meta && !check_map_prealloc(map->inner_map_meta))
11088                 return false;
11089         return true;
11090 }
11091
11092 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
11093                                         struct bpf_map *map,
11094                                         struct bpf_prog *prog)
11095
11096 {
11097         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(prog);
11098         /*
11099          * Validate that trace type programs use preallocated hash maps.
11100          *
11101          * For programs attached to PERF events this is mandatory as the
11102          * perf NMI can hit any arbitrary code sequence.
11103          *
11104          * All other trace types using preallocated hash maps are unsafe as
11105          * well because tracepoint or kprobes can be inside locked regions
11106          * of the memory allocator or at a place where a recursion into the
11107          * memory allocator would see inconsistent state.
11108          *
11109          * On RT enabled kernels run-time allocation of all trace type
11110          * programs is strictly prohibited due to lock type constraints. On
11111          * !RT kernels it is allowed for backwards compatibility reasons for
11112          * now, but warnings are emitted so developers are made aware of
11113          * the unsafety and can fix their programs before this is enforced.
11114          */
11115         if (is_tracing_prog_type(prog_type) && !is_preallocated_map(map)) {
11116                 if (prog_type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
11117                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
11118                         return -EINVAL;
11119                 }
11120                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT)) {
11121                         verbose(env, "trace type programs can only use preallocated hash map\n");
11122                         return -EINVAL;
11123                 }
11124                 WARN_ONCE(1, "trace type BPF program uses run-time allocation\n");
11125                 verbose(env, "trace type programs with run-time allocated hash maps are unsafe. Switch to preallocated hash maps.\n");
11126         }
11127
11128         if (map_value_has_spin_lock(map)) {
11129                 if (prog_type == BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER) {
11130                         verbose(env, "socket filter progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
11131                         return -EINVAL;
11132                 }
11133
11134                 if (is_tracing_prog_type(prog_type)) {
11135                         verbose(env, "tracing progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
11136                         return -EINVAL;
11137                 }
11138
11139                 if (prog->aux->sleepable) {
11140                         verbose(env, "sleepable progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
11141                         return -EINVAL;
11142                 }
11143         }
11144
11145         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
11146             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
11147                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
11148                 return -EINVAL;
11149         }
11150
11151         if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_STRUCT_OPS) {
11152                 verbose(env, "bpf_struct_ops map cannot be used in prog\n");
11153                 return -EINVAL;
11154         }
11155
11156         if (prog->aux->sleepable)
11157                 switch (map->map_type) {
11158                 case BPF_MAP_TYPE_HASH:
11159                 case BPF_MAP_TYPE_LRU_HASH:
11160                 case BPF_MAP_TYPE_ARRAY:
11161                 case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH:
11162                 case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_ARRAY:
11163                 case BPF_MAP_TYPE_LRU_PERCPU_HASH:
11164                 case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
11165                 case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
11166                         if (!is_preallocated_map(map)) {
11167                                 verbose(env,
11168                                         "Sleepable programs can only use preallocated maps\n");
11169                                 return -EINVAL;
11170                         }
11171                         break;
11172                 case BPF_MAP_TYPE_RINGBUF:
11173                         break;
11174                 default:
11175                         verbose(env,
11176                                 "Sleepable programs can only use array, hash, and ringbuf maps\n");
11177                         return -EINVAL;
11178                 }
11179
11180         return 0;
11181 }
11182
11183 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
11184 {
11185         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
11186                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
11187 }
11188
11189 /* find and rewrite pseudo imm in ld_imm64 instructions:
11190  *
11191  * 1. if it accesses map FD, replace it with actual map pointer.
11192  * 2. if it accesses btf_id of a VAR, replace it with pointer to the var.
11193  *
11194  * NOTE: btf_vmlinux is required for converting pseudo btf_id.
11195  */
11196 static int resolve_pseudo_ldimm64(struct bpf_verifier_env *env)
11197 {
11198         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11199         int insn_cnt = env->prog->len;
11200         int i, j, err;
11201
11202         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
11203         if (err)
11204                 return err;
11205
11206         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11207                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
11208                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
11209                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
11210                         return -EINVAL;
11211                 }
11212
11213                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
11214                         struct bpf_insn_aux_data *aux;
11215                         struct bpf_map *map;
11216                         struct fd f;
11217                         u64 addr;
11218                         u32 fd;
11219
11220                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
11221                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
11222                             insn[1].off != 0) {
11223                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
11224                                 return -EINVAL;
11225                         }
11226
11227                         if (insn[0].src_reg == 0)
11228                                 /* valid generic load 64-bit imm */
11229                                 goto next_insn;
11230
11231                         if (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_BTF_ID) {
11232                                 aux = &env->insn_aux_data[i];
11233                                 err = check_pseudo_btf_id(env, insn, aux);
11234                                 if (err)
11235                                         return err;
11236                                 goto next_insn;
11237                         }
11238
11239                         if (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC) {
11240                                 aux = &env->insn_aux_data[i];
11241                                 aux->ptr_type = PTR_TO_FUNC;
11242                                 goto next_insn;
11243                         }
11244
11245                         /* In final convert_pseudo_ld_imm64() step, this is
11246                          * converted into regular 64-bit imm load insn.
11247                          */
11248                         switch (insn[0].src_reg) {
11249                         case BPF_PSEUDO_MAP_VALUE:
11250                         case BPF_PSEUDO_MAP_IDX_VALUE:
11251                                 break;
11252                         case BPF_PSEUDO_MAP_FD:
11253                         case BPF_PSEUDO_MAP_IDX:
11254                                 if (insn[1].imm == 0)
11255                                         break;
11256                                 fallthrough;
11257                         default:
11258                                 verbose(env, "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
11259                                 return -EINVAL;
11260                         }
11261
11262                         switch (insn[0].src_reg) {
11263                         case BPF_PSEUDO_MAP_IDX_VALUE:
11264                         case BPF_PSEUDO_MAP_IDX:
11265                                 if (bpfptr_is_null(env->fd_array)) {
11266                                         verbose(env, "fd_idx without fd_array is invalid\n");
11267                                         return -EPROTO;
11268                                 }
11269                                 if (copy_from_bpfptr_offset(&fd, env->fd_array,
11270                                                             insn[0].imm * sizeof(fd),
11271                                                             sizeof(fd)))
11272                                         return -EFAULT;
11273                                 break;
11274                         default:
11275                                 fd = insn[0].imm;
11276                                 break;
11277                         }
11278
11279                         f = fdget(fd);
11280                         map = __bpf_map_get(f);
11281                         if (IS_ERR(map)) {
11282                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
11283                                         insn[0].imm);
11284                                 return PTR_ERR(map);
11285                         }
11286
11287                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
11288                         if (err) {
11289                                 fdput(f);
11290                                 return err;
11291                         }
11292
11293                         aux = &env->insn_aux_data[i];
11294                         if (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD ||
11295                             insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_IDX) {
11296                                 addr = (unsigned long)map;
11297                         } else {
11298                                 u32 off = insn[1].imm;
11299
11300                                 if (off >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
11301                                         verbose(env, "direct value offset of %u is not allowed\n", off);
11302                                         fdput(f);
11303                                         return -EINVAL;
11304                                 }
11305
11306                                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
11307                                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
11308                                         fdput(f);
11309                                         return -EINVAL;
11310                                 }
11311
11312                                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
11313                                 if (err) {
11314                                         verbose(env, "invalid access to map value pointer, value_size=%u off=%u\n",
11315                                                 map->value_size, off);
11316                                         fdput(f);
11317                                         return err;
11318                                 }
11319
11320                                 aux->map_off = off;
11321                                 addr += off;
11322                         }
11323
11324                         insn[0].imm = (u32)addr;
11325                         insn[1].imm = addr >> 32;
11326
11327                         /* check whether we recorded this map already */
11328                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++) {
11329                                 if (env->used_maps[j] == map) {
11330                                         aux->map_index = j;
11331                                         fdput(f);
11332                                         goto next_insn;
11333                                 }
11334                         }
11335
11336                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
11337                                 fdput(f);
11338                                 return -E2BIG;
11339                         }
11340
11341                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
11342                          * the map will be released by release_maps() or it
11343                          * will be used by the valid program until it's unloaded
11344                          * and all maps are released in free_used_maps()
11345                          */
11346                         bpf_map_inc(map);
11347
11348                         aux->map_index = env->used_map_cnt;
11349                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
11350
11351                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
11352                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog->aux, map)) {
11353                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
11354                                 fdput(f);
11355                                 return -EBUSY;
11356                         }
11357
11358                         fdput(f);
11359 next_insn:
11360                         insn++;
11361                         i++;
11362                         continue;
11363                 }
11364
11365                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
11366                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
11367                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
11368                         return -EINVAL;
11369                 }
11370         }
11371
11372         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
11373          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
11374          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
11375          */
11376         return 0;
11377 }
11378
11379 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
11380 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
11381 {
11382         __bpf_free_used_maps(env->prog->aux, env->used_maps,
11383                              env->used_map_cnt);
11384 }
11385
11386 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
11387 static void release_btfs(struct bpf_verifier_env *env)
11388 {
11389         __bpf_free_used_btfs(env->prog->aux, env->used_btfs,
11390                              env->used_btf_cnt);
11391 }
11392
11393 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
11394 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
11395 {
11396         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11397         int insn_cnt = env->prog->len;
11398         int i;
11399
11400         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11401                 if (insn->code != (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
11402                         continue;
11403                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC)
11404                         continue;
11405                 insn->src_reg = 0;
11406         }
11407 }
11408
11409 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
11410  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
11411  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
11412  */
11413 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env,
11414                                 struct bpf_prog *new_prog, u32 off, u32 cnt)
11415 {
11416         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
11417         struct bpf_insn *insn = new_prog->insnsi;
11418         u32 old_seen = old_data[off].seen;
11419         u32 prog_len;
11420         int i;
11421
11422         /* aux info at OFF always needs adjustment, no matter fast path
11423          * (cnt == 1) is taken or not. There is no guarantee INSN at OFF is the
11424          * original insn at old prog.
11425          */
11426         old_data[off].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + off + cnt - 1);
11427
11428         if (cnt == 1)
11429                 return 0;
11430         prog_len = new_prog->len;
11431         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
11432                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
11433         if (!new_data)
11434                 return -ENOMEM;
11435         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
11436         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
11437                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
11438         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++) {
11439                 /* Expand insni[off]'s seen count to the patched range. */
11440                 new_data[i].seen = old_seen;
11441                 new_data[i].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + i);
11442         }
11443         env->insn_aux_data = new_data;
11444         vfree(old_data);
11445         return 0;
11446 }
11447
11448 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
11449 {
11450         int i;
11451
11452         if (len == 1)
11453                 return;
11454         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
11455         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
11456                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
11457                         continue;
11458                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
11459         }
11460 }
11461
11462 static void adjust_poke_descs(struct bpf_prog *prog, u32 off, u32 len)
11463 {
11464         struct bpf_jit_poke_descriptor *tab = prog->aux->poke_tab;
11465         int i, sz = prog->aux->size_poke_tab;
11466         struct bpf_jit_poke_descriptor *desc;
11467
11468         for (i = 0; i < sz; i++) {
11469                 desc = &tab[i];
11470                 if (desc->insn_idx <= off)
11471                         continue;
11472                 desc->insn_idx += len - 1;
11473         }
11474 }
11475
11476 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
11477                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
11478 {
11479         struct bpf_prog *new_prog;
11480
11481         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
11482         if (IS_ERR(new_prog)) {
11483                 if (PTR_ERR(new_prog) == -ERANGE)
11484                         verbose(env,
11485                                 "insn %d cannot be patched due to 16-bit range\n",
11486                                 env->insn_aux_data[off].orig_idx);
11487                 return NULL;
11488         }
11489         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog, off, len))
11490                 return NULL;
11491         adjust_subprog_starts(env, off, len);
11492         adjust_poke_descs(new_prog, off, len);
11493         return new_prog;
11494 }
11495
11496 static int adjust_subprog_starts_after_remove(struct bpf_verifier_env *env,
11497                                               u32 off, u32 cnt)
11498 {
11499         int i, j;
11500
11501         /* find first prog starting at or after off (first to remove) */
11502         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
11503                 if (env->subprog_info[i].start >= off)
11504                         break;
11505         /* find first prog starting at or after off + cnt (first to stay) */
11506         for (j = i; j < env->subprog_cnt; j++)
11507                 if (env->subprog_info[j].start >= off + cnt)
11508                         break;
11509         /* if j doesn't start exactly at off + cnt, we are just removing
11510          * the front of previous prog
11511          */
11512         if (env->subprog_info[j].start != off + cnt)
11513                 j--;
11514
11515         if (j > i) {
11516                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
11517                 int move;
11518
11519                 /* move fake 'exit' subprog as well */
11520                 move = env->subprog_cnt + 1 - j;
11521
11522                 memmove(env->subprog_info + i,
11523                         env->subprog_info + j,
11524                         sizeof(*env->subprog_info) * move);
11525                 env->subprog_cnt -= j - i;
11526
11527                 /* remove func_info */
11528                 if (aux->func_info) {
11529                         move = aux->func_info_cnt - j;
11530
11531                         memmove(aux->func_info + i,
11532                                 aux->func_info + j,
11533                                 sizeof(*aux->func_info) * move);
11534                         aux->func_info_cnt -= j - i;
11535                         /* func_info->insn_off is set after all code rewrites,
11536                          * in adjust_btf_func() - no need to adjust
11537                          */
11538                 }
11539         } else {
11540                 /* convert i from "first prog to remove" to "first to adjust" */
11541                 if (env->subprog_info[i].start == off)
11542                         i++;
11543         }
11544
11545         /* update fake 'exit' subprog as well */
11546         for (; i <= env->subprog_cnt; i++)
11547                 env->subprog_info[i].start -= cnt;
11548
11549         return 0;
11550 }
11551
11552 static int bpf_adj_linfo_after_remove(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
11553                                       u32 cnt)
11554 {
11555         struct bpf_prog *prog = env->prog;
11556         u32 i, l_off, l_cnt, nr_linfo;
11557         struct bpf_line_info *linfo;
11558
11559         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
11560         if (!nr_linfo)
11561                 return 0;
11562
11563         linfo = prog->aux->linfo;
11564
11565         /* find first line info to remove, count lines to be removed */
11566         for (i = 0; i < nr_linfo; i++)
11567                 if (linfo[i].insn_off >= off)
11568                         break;
11569
11570         l_off = i;
11571         l_cnt = 0;
11572         for (; i < nr_linfo; i++)
11573                 if (linfo[i].insn_off < off + cnt)
11574                         l_cnt++;
11575                 else
11576                         break;
11577
11578         /* First live insn doesn't match first live linfo, it needs to "inherit"
11579          * last removed linfo.  prog is already modified, so prog->len == off
11580          * means no live instructions after (tail of the program was removed).
11581          */
11582         if (prog->len != off && l_cnt &&
11583             (i == nr_linfo || linfo[i].insn_off != off + cnt)) {
11584                 l_cnt--;
11585                 linfo[--i].insn_off = off + cnt;
11586         }
11587
11588         /* remove the line info which refer to the removed instructions */
11589         if (l_cnt) {
11590                 memmove(linfo + l_off, linfo + i,
11591                         sizeof(*linfo) * (nr_linfo - i));
11592
11593                 prog->aux->nr_linfo -= l_cnt;
11594                 nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
11595         }
11596
11597         /* pull all linfo[i].insn_off >= off + cnt in by cnt */
11598         for (i = l_off; i < nr_linfo; i++)
11599                 linfo[i].insn_off -= cnt;
11600
11601         /* fix up all subprogs (incl. 'exit') which start >= off */
11602         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
11603                 if (env->subprog_info[i].linfo_idx > l_off) {
11604                         /* program may have started in the removed region but
11605                          * may not be fully removed
11606                          */
11607                         if (env->subprog_info[i].linfo_idx >= l_off + l_cnt)
11608                                 env->subprog_info[i].linfo_idx -= l_cnt;
11609                         else
11610                                 env->subprog_info[i].linfo_idx = l_off;
11611                 }
11612
11613         return 0;
11614 }
11615
11616 static int verifier_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt)
11617 {
11618         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11619         unsigned int orig_prog_len = env->prog->len;
11620         int err;
11621
11622         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
11623                 bpf_prog_offload_remove_insns(env, off, cnt);
11624
11625         err = bpf_remove_insns(env->prog, off, cnt);
11626         if (err)
11627                 return err;
11628
11629         err = adjust_subprog_starts_after_remove(env, off, cnt);
11630         if (err)
11631                 return err;
11632
11633         err = bpf_adj_linfo_after_remove(env, off, cnt);
11634         if (err)
11635                 return err;
11636
11637         memmove(aux_data + off, aux_data + off + cnt,
11638                 sizeof(*aux_data) * (orig_prog_len - off - cnt));
11639
11640         return 0;
11641 }
11642
11643 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
11644  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
11645  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
11646  * with 'ja -1'.
11647  *
11648  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
11649  * program and through another bug we would manage to jump there, then
11650  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
11651  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
11652  * code could be located.
11653  */
11654 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
11655 {
11656         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11657         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
11658         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11659         const int insn_cnt = env->prog->len;
11660         int i;
11661
11662         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
11663                 if (aux_data[i].seen)
11664                         continue;
11665                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
11666                 aux_data[i].zext_dst = false;
11667         }
11668 }
11669
11670 static bool insn_is_cond_jump(u8 code)
11671 {
11672         u8 op;
11673
11674         if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP32)
11675                 return true;
11676
11677         if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
11678                 return false;
11679
11680         op = BPF_OP(code);
11681         return op != BPF_JA && op != BPF_EXIT && op != BPF_CALL;
11682 }
11683
11684 static void opt_hard_wire_dead_code_branches(struct bpf_verifier_env *env)
11685 {
11686         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11687         struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
11688         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11689         const int insn_cnt = env->prog->len;
11690         int i;
11691
11692         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11693                 if (!insn_is_cond_jump(insn->code))
11694                         continue;
11695
11696                 if (!aux_data[i + 1].seen)
11697                         ja.off = insn->off;
11698                 else if (!aux_data[i + 1 + insn->off].seen)
11699                         ja.off = 0;
11700                 else
11701                         continue;
11702
11703                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
11704                         bpf_prog_offload_replace_insn(env, i, &ja);
11705
11706                 memcpy(insn, &ja, sizeof(ja));
11707         }
11708 }
11709
11710 static int opt_remove_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
11711 {
11712         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11713         int insn_cnt = env->prog->len;
11714         int i, err;
11715
11716         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
11717                 int j;
11718
11719                 j = 0;
11720                 while (i + j < insn_cnt && !aux_data[i + j].seen)
11721                         j++;
11722                 if (!j)
11723                         continue;
11724
11725                 err = verifier_remove_insns(env, i, j);
11726                 if (err)
11727                         return err;
11728                 insn_cnt = env->prog->len;
11729         }
11730
11731         return 0;
11732 }
11733
11734 static int opt_remove_nops(struct bpf_verifier_env *env)
11735 {
11736         const struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
11737         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11738         int insn_cnt = env->prog->len;
11739         int i, err;
11740
11741         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
11742                 if (memcmp(&insn[i], &ja, sizeof(ja)))
11743                         continue;
11744
11745                 err = verifier_remove_insns(env, i, 1);
11746                 if (err)
11747                         return err;
11748                 insn_cnt--;
11749                 i--;
11750         }
11751
11752         return 0;
11753 }
11754
11755 static int opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(struct bpf_verifier_env *env,
11756                                          const union bpf_attr *attr)
11757 {
11758         struct bpf_insn *patch, zext_patch[2], rnd_hi32_patch[4];
11759         struct bpf_insn_aux_data *aux = env->insn_aux_data;
11760         int i, patch_len, delta = 0, len = env->prog->len;
11761         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
11762         struct bpf_prog *new_prog;
11763         bool rnd_hi32;
11764
11765         rnd_hi32 = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_RND_HI32;
11766         zext_patch[1] = BPF_ZEXT_REG(0);
11767         rnd_hi32_patch[1] = BPF_ALU64_IMM(BPF_MOV, BPF_REG_AX, 0);
11768         rnd_hi32_patch[2] = BPF_ALU64_IMM(BPF_LSH, BPF_REG_AX, 32);
11769         rnd_hi32_patch[3] = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, 0, BPF_REG_AX);
11770         for (i = 0; i < len; i++) {
11771                 int adj_idx = i + delta;
11772                 struct bpf_insn insn;
11773                 int load_reg;
11774
11775                 insn = insns[adj_idx];
11776                 load_reg = insn_def_regno(&insn);
11777                 if (!aux[adj_idx].zext_dst) {
11778                         u8 code, class;
11779                         u32 imm_rnd;
11780
11781                         if (!rnd_hi32)
11782                                 continue;
11783
11784                         code = insn.code;
11785                         class = BPF_CLASS(code);
11786                         if (load_reg == -1)
11787                                 continue;
11788
11789                         /* NOTE: arg "reg" (the fourth one) is only used for
11790                          *       BPF_STX + SRC_OP, so it is safe to pass NULL
11791                          *       here.
11792                          */
11793                         if (is_reg64(env, &insn, load_reg, NULL, DST_OP)) {
11794                                 if (class == BPF_LD &&
11795                                     BPF_MODE(code) == BPF_IMM)
11796                                         i++;
11797                                 continue;
11798                         }
11799
11800                         /* ctx load could be transformed into wider load. */
11801                         if (class == BPF_LDX &&
11802                             aux[adj_idx].ptr_type == PTR_TO_CTX)
11803                                 continue;
11804
11805                         imm_rnd = get_random_int();
11806                         rnd_hi32_patch[0] = insn;
11807                         rnd_hi32_patch[1].imm = imm_rnd;
11808                         rnd_hi32_patch[3].dst_reg = load_reg;
11809                         patch = rnd_hi32_patch;
11810                         patch_len = 4;
11811                         goto apply_patch_buffer;
11812                 }
11813
11814                 /* Add in an zero-extend instruction if a) the JIT has requested
11815                  * it or b) it's a CMPXCHG.
11816                  *
11817                  * The latter is because: BPF_CMPXCHG always loads a value into
11818                  * R0, therefore always zero-extends. However some archs'
11819                  * equivalent instruction only does this load when the
11820                  * comparison is successful. This detail of CMPXCHG is
11821                  * orthogonal to the general zero-extension behaviour of the
11822                  * CPU, so it's treated independently of bpf_jit_needs_zext.
11823                  */
11824                 if (!bpf_jit_needs_zext() && !is_cmpxchg_insn(&insn))
11825                         continue;
11826
11827                 if (WARN_ON(load_reg == -1)) {
11828                         verbose(env, "verifier bug. zext_dst is set, but no reg is defined\n");
11829                         return -EFAULT;
11830                 }
11831
11832                 zext_patch[0] = insn;
11833                 zext_patch[1].dst_reg = load_reg;
11834                 zext_patch[1].src_reg = load_reg;
11835                 patch = zext_patch;
11836                 patch_len = 2;
11837 apply_patch_buffer:
11838                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, adj_idx, patch, patch_len);
11839                 if (!new_prog)
11840                         return -ENOMEM;
11841                 env->prog = new_prog;
11842                 insns = new_prog->insnsi;
11843                 aux = env->insn_aux_data;
11844                 delta += patch_len - 1;
11845         }
11846
11847         return 0;
11848 }
11849
11850 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
11851  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
11852  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
11853  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
11854  */
11855 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
11856 {
11857         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
11858         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
11859         const int insn_cnt = env->prog->len;
11860         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
11861         u32 target_size, size_default, off;
11862         struct bpf_prog *new_prog;
11863         enum bpf_access_type type;
11864         bool is_narrower_load;
11865
11866         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
11867                 if (!ops->gen_prologue) {
11868                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
11869                         return -EINVAL;
11870                 }
11871                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
11872                                         env->prog);
11873                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
11874                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
11875                         return -EINVAL;
11876                 } else if (cnt) {
11877                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
11878                         if (!new_prog)
11879                                 return -ENOMEM;
11880
11881                         env->prog = new_prog;
11882                         delta += cnt - 1;
11883                 }
11884         }
11885
11886         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
11887                 return 0;
11888
11889         insn = env->prog->insnsi + delta;
11890
11891         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11892                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
11893                 bool ctx_access;
11894
11895                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
11896                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
11897                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
11898                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW)) {
11899                         type = BPF_READ;
11900                         ctx_access = true;
11901                 } else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
11902                            insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
11903                            insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
11904                            insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW) ||
11905                            insn->code == (BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B) ||
11906                            insn->code == (BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H) ||
11907                            insn->code == (BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W) ||
11908                            insn->code == (BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW)) {
11909                         type = BPF_WRITE;
11910                         ctx_access = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX;
11911                 } else {
11912                         continue;
11913                 }
11914
11915                 if (type == BPF_WRITE &&
11916                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_spill) {
11917                         struct bpf_insn patch[] = {
11918                                 *insn,
11919                                 BPF_ST_NOSPEC(),
11920                         };
11921
11922                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
11923                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
11924                         if (!new_prog)
11925                                 return -ENOMEM;
11926
11927                         delta    += cnt - 1;
11928                         env->prog = new_prog;
11929                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
11930                         continue;
11931                 }
11932
11933                 if (!ctx_access)
11934                         continue;
11935
11936                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
11937                 case PTR_TO_CTX:
11938                         if (!ops->convert_ctx_access)
11939                                 continue;
11940                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
11941                         break;
11942                 case PTR_TO_SOCKET:
11943                 case PTR_TO_SOCK_COMMON:
11944                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
11945                         break;
11946                 case PTR_TO_TCP_SOCK:
11947                         convert_ctx_access = bpf_tcp_sock_convert_ctx_access;
11948                         break;
11949                 case PTR_TO_XDP_SOCK:
11950                         convert_ctx_access = bpf_xdp_sock_convert_ctx_access;
11951                         break;
11952                 case PTR_TO_BTF_ID:
11953                         if (type == BPF_READ) {
11954                                 insn->code = BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM |
11955                                         BPF_SIZE((insn)->code);
11956                                 env->prog->aux->num_exentries++;
11957                         } else if (resolve_prog_type(env->prog) != BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS) {
11958                                 verbose(env, "Writes through BTF pointers are not allowed\n");
11959                                 return -EINVAL;
11960                         }
11961                         continue;
11962                 default:
11963                         continue;
11964                 }
11965
11966                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
11967                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
11968
11969                 /* If the read access is a narrower load of the field,
11970                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
11971                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
11972                  * we will apply proper mask to the result.
11973                  */
11974                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
11975                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
11976                 off = insn->off;
11977                 if (is_narrower_load) {
11978                         u8 size_code;
11979
11980                         if (type == BPF_WRITE) {
11981                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
11982                                 return -EINVAL;
11983                         }
11984
11985                         size_code = BPF_H;
11986                         if (ctx_field_size == 4)
11987                                 size_code = BPF_W;
11988                         else if (ctx_field_size == 8)
11989                                 size_code = BPF_DW;
11990
11991                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
11992                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
11993                 }
11994
11995                 target_size = 0;
11996                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
11997                                          &target_size);
11998                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
11999                     (ctx_field_size && !target_size)) {
12000                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12001                         return -EINVAL;
12002                 }
12003
12004                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
12005                         u8 shift = bpf_ctx_narrow_access_offset(
12006                                 off, size, size_default) * 8;
12007                         if (ctx_field_size <= 4) {
12008                                 if (shift)
12009                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
12010                                                                         insn->dst_reg,
12011                                                                         shift);
12012                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
12013                                                                 (1 << size * 8) - 1);
12014                         } else {
12015                                 if (shift)
12016                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
12017                                                                         insn->dst_reg,
12018                                                                         shift);
12019                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
12020                                                                 (1ULL << size * 8) - 1);
12021                         }
12022                 }
12023
12024                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12025                 if (!new_prog)
12026                         return -ENOMEM;
12027
12028                 delta += cnt - 1;
12029
12030                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
12031                 env->prog = new_prog;
12032                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12033         }
12034
12035         return 0;
12036 }
12037
12038 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
12039 {
12040         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
12041         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
12042         struct bpf_map *map_ptr;
12043         struct bpf_insn *insn;
12044         void *old_bpf_func;
12045         int err, num_exentries;
12046
12047         if (env->subprog_cnt <= 1)
12048                 return 0;
12049
12050         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
12051                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12052                         env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
12053                         /* subprog is encoded in insn[1].imm */
12054                         continue;
12055                 }
12056
12057                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12058                         continue;
12059                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
12060                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
12061                  * propagated in any case.
12062                  */
12063                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
12064                 if (subprog < 0) {
12065                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
12066                                   i + insn->imm + 1);
12067                         return -EFAULT;
12068                 }
12069                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
12070                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
12071                  */
12072                 insn->off = subprog;
12073                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
12074                  * to interpreter will be needed
12075                  */
12076                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
12077                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
12078                 insn->imm = 1;
12079         }
12080
12081         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
12082         if (err)
12083                 goto out_undo_insn;
12084
12085         err = -ENOMEM;
12086         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
12087         if (!func)
12088                 goto out_undo_insn;
12089
12090         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12091                 subprog_start = subprog_end;
12092                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
12093
12094                 len = subprog_end - subprog_start;
12095                 /* BPF_PROG_RUN doesn't call subprogs directly,
12096                  * hence main prog stats include the runtime of subprogs.
12097                  * subprogs don't have IDs and not reachable via prog_get_next_id
12098                  * func[i]->stats will never be accessed and stays NULL
12099                  */
12100                 func[i] = bpf_prog_alloc_no_stats(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
12101                 if (!func[i])
12102                         goto out_free;
12103                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
12104                        len * sizeof(struct bpf_insn));
12105                 func[i]->type = prog->type;
12106                 func[i]->len = len;
12107                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
12108                         goto out_free;
12109                 func[i]->is_func = 1;
12110                 func[i]->aux->func_idx = i;
12111                 /* Below members will be freed only at prog->aux */
12112                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
12113                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
12114                 func[i]->aux->poke_tab = prog->aux->poke_tab;
12115                 func[i]->aux->size_poke_tab = prog->aux->size_poke_tab;
12116
12117                 for (j = 0; j < prog->aux->size_poke_tab; j++) {
12118                         struct bpf_jit_poke_descriptor *poke;
12119
12120                         poke = &prog->aux->poke_tab[j];
12121                         if (poke->insn_idx < subprog_end &&
12122                             poke->insn_idx >= subprog_start)
12123                                 poke->aux = func[i]->aux;
12124                 }
12125
12126                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
12127                  * Long term would need debug info to populate names
12128                  */
12129                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
12130                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
12131                 func[i]->jit_requested = 1;
12132                 func[i]->aux->kfunc_tab = prog->aux->kfunc_tab;
12133                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
12134                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
12135                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
12136                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
12137                 num_exentries = 0;
12138                 insn = func[i]->insnsi;
12139                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
12140                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
12141                             BPF_MODE(insn->code) == BPF_PROBE_MEM)
12142                                 num_exentries++;
12143                 }
12144                 func[i]->aux->num_exentries = num_exentries;
12145                 func[i]->aux->tail_call_reachable = env->subprog_info[i].tail_call_reachable;
12146                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
12147                 if (!func[i]->jited) {
12148                         err = -ENOTSUPP;
12149                         goto out_free;
12150                 }
12151                 cond_resched();
12152         }
12153
12154         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
12155          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
12156          * run last pass of JIT
12157          */
12158         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12159                 insn = func[i]->insnsi;
12160                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
12161                         if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12162                                 subprog = insn[1].imm;
12163                                 insn[0].imm = (u32)(long)func[subprog]->bpf_func;
12164                                 insn[1].imm = ((u64)(long)func[subprog]->bpf_func) >> 32;
12165                                 continue;
12166                         }
12167                         if (!bpf_pseudo_call(insn))
12168                                 continue;
12169                         subprog = insn->off;
12170                         insn->imm = BPF_CAST_CALL(func[subprog]->bpf_func) -
12171                                     __bpf_call_base;
12172                 }
12173
12174                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
12175                  * of the JITed images for each function in the program
12176                  *
12177                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
12178                  * might not be large enough to hold the offset of the start
12179                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
12180                  *
12181                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
12182                  * by using its subprog id, available from the off field of
12183                  * the call instruction, as an index for this list
12184                  */
12185                 func[i]->aux->func = func;
12186                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
12187         }
12188         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12189                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
12190                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
12191                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
12192                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
12193                         err = -ENOTSUPP;
12194                         goto out_free;
12195                 }
12196                 cond_resched();
12197         }
12198
12199         /* finally lock prog and jit images for all functions and
12200          * populate kallsysm
12201          */
12202         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12203                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
12204                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
12205         }
12206
12207         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
12208          * prog consistent for later dump requests, so they can
12209          * later look the same as if they were interpreted only.
12210          */
12211         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
12212                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12213                         insn[0].imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
12214                         insn[1].imm = find_subprog(env, i + insn[0].imm + 1);
12215                         continue;
12216                 }
12217                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12218                         continue;
12219                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
12220                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
12221                 insn->imm = subprog;
12222         }
12223
12224         prog->jited = 1;
12225         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
12226         prog->aux->func = func;
12227         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
12228         bpf_prog_jit_attempt_done(prog);
12229         return 0;
12230 out_free:
12231         /* We failed JIT'ing, so at this point we need to unregister poke
12232          * descriptors from subprogs, so that kernel is not attempting to
12233          * patch it anymore as we're freeing the subprog JIT memory.
12234          */
12235         for (i = 0; i < prog->aux->size_poke_tab; i++) {
12236                 map_ptr = prog->aux->poke_tab[i].tail_call.map;
12237                 map_ptr->ops->map_poke_untrack(map_ptr, prog->aux);
12238         }
12239         /* At this point we're guaranteed that poke descriptors are not
12240          * live anymore. We can just unlink its descriptor table as it's
12241          * released with the main prog.
12242          */
12243         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12244                 if (!func[i])
12245                         continue;
12246                 func[i]->aux->poke_tab = NULL;
12247                 bpf_jit_free(func[i]);
12248         }
12249         kfree(func);
12250 out_undo_insn:
12251         /* cleanup main prog to be interpreted */
12252         prog->jit_requested = 0;
12253         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
12254                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12255                         continue;
12256                 insn->off = 0;
12257                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
12258         }
12259         bpf_prog_jit_attempt_done(prog);
12260         return err;
12261 }
12262
12263 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
12264 {
12265 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
12266         struct bpf_prog *prog = env->prog;
12267         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
12268         bool has_kfunc_call = bpf_prog_has_kfunc_call(prog);
12269         int i, depth;
12270 #endif
12271         int err = 0;
12272
12273         if (env->prog->jit_requested &&
12274             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
12275                 err = jit_subprogs(env);
12276                 if (err == 0)
12277                         return 0;
12278                 if (err == -EFAULT)
12279                         return err;
12280         }
12281 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
12282         if (has_kfunc_call) {
12283                 verbose(env, "calling kernel functions are not allowed in non-JITed programs\n");
12284                 return -EINVAL;
12285         }
12286         if (env->subprog_cnt > 1 && env->prog->aux->tail_call_reachable) {
12287                 /* When JIT fails the progs with bpf2bpf calls and tail_calls
12288                  * have to be rejected, since interpreter doesn't support them yet.
12289                  */
12290                 verbose(env, "tail_calls are not allowed in non-JITed programs with bpf-to-bpf calls\n");
12291                 return -EINVAL;
12292         }
12293         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
12294                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12295                         /* When JIT fails the progs with callback calls
12296                          * have to be rejected, since interpreter doesn't support them yet.
12297                          */
12298                         verbose(env, "callbacks are not allowed in non-JITed programs\n");
12299                         return -EINVAL;
12300                 }
12301
12302                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12303                         continue;
12304                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
12305                 if (depth < 0)
12306                         return depth;
12307                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
12308         }
12309         err = 0;
12310 #endif
12311         return err;
12312 }
12313
12314 static int fixup_kfunc_call(struct bpf_verifier_env *env,
12315                             struct bpf_insn *insn)
12316 {
12317         const struct bpf_kfunc_desc *desc;
12318
12319         /* insn->imm has the btf func_id. Replace it with
12320          * an address (relative to __bpf_base_call).
12321          */
12322         desc = find_kfunc_desc(env->prog, insn->imm);
12323         if (!desc) {
12324                 verbose(env, "verifier internal error: kernel function descriptor not found for func_id %u\n",
12325                         insn->imm);
12326                 return -EFAULT;
12327         }
12328
12329         insn->imm = desc->imm;
12330
12331         return 0;
12332 }
12333
12334 /* Do various post-verification rewrites in a single program pass.
12335  * These rewrites simplify JIT and interpreter implementations.
12336  */
12337 static int do_misc_fixups(struct bpf_verifier_env *env)
12338 {
12339         struct bpf_prog *prog = env->prog;
12340         bool expect_blinding = bpf_jit_blinding_enabled(prog);
12341         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
12342         const struct bpf_func_proto *fn;
12343         const int insn_cnt = prog->len;
12344         const struct bpf_map_ops *ops;
12345         struct bpf_insn_aux_data *aux;
12346         struct bpf_insn insn_buf[16];
12347         struct bpf_prog *new_prog;
12348         struct bpf_map *map_ptr;
12349         int i, ret, cnt, delta = 0;
12350
12351         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
12352                 /* Make divide-by-zero exceptions impossible. */
12353                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
12354                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
12355                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
12356                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
12357                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
12358                         bool isdiv = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV;
12359                         struct bpf_insn *patchlet;
12360                         struct bpf_insn chk_and_div[] = {
12361                                 /* [R,W]x div 0 -> 0 */
12362                                 BPF_RAW_INSN((is64 ? BPF_JMP : BPF_JMP32) |
12363                                              BPF_JNE | BPF_K, insn->src_reg,
12364                                              0, 2, 0),
12365                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
12366                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
12367                                 *insn,
12368                         };
12369                         struct bpf_insn chk_and_mod[] = {
12370                                 /* [R,W]x mod 0 -> [R,W]x */
12371                                 BPF_RAW_INSN((is64 ? BPF_JMP : BPF_JMP32) |
12372                                              BPF_JEQ | BPF_K, insn->src_reg,
12373                                              0, 1 + (is64 ? 0 : 1), 0),
12374                                 *insn,
12375                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
12376                                 BPF_MOV32_REG(insn->dst_reg, insn->dst_reg),
12377                         };
12378
12379                         patchlet = isdiv ? chk_and_div : chk_and_mod;
12380                         cnt = isdiv ? ARRAY_SIZE(chk_and_div) :
12381                                       ARRAY_SIZE(chk_and_mod) - (is64 ? 2 : 0);
12382
12383                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
12384                         if (!new_prog)
12385                                 return -ENOMEM;
12386
12387                         delta    += cnt - 1;
12388                         env->prog = prog = new_prog;
12389                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12390                         continue;
12391                 }
12392
12393                 /* Implement LD_ABS and LD_IND with a rewrite, if supported by the program type. */
12394                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
12395                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
12396                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
12397                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
12398                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
12399                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12400                                 return -EINVAL;
12401                         }
12402
12403                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12404                         if (!new_prog)
12405                                 return -ENOMEM;
12406
12407                         delta    += cnt - 1;
12408                         env->prog = prog = new_prog;
12409                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12410                         continue;
12411                 }
12412
12413                 /* Rewrite pointer arithmetic to mitigate speculation attacks. */
12414                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
12415                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
12416                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
12417                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
12418                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
12419                         bool issrc, isneg, isimm;
12420                         u32 off_reg;
12421
12422                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
12423                         if (!aux->alu_state ||
12424                             aux->alu_state == BPF_ALU_NON_POINTER)
12425                                 continue;
12426
12427                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
12428                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
12429                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
12430                         isimm = aux->alu_state & BPF_ALU_IMMEDIATE;
12431
12432                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
12433                         if (isimm) {
12434                                 *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit);
12435                         } else {
12436                                 if (isneg)
12437                                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
12438                                 *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit);
12439                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
12440                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
12441                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
12442                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
12443                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX, off_reg);
12444                         }
12445                         if (!issrc)
12446                                 *patch++ = BPF_MOV64_REG(insn->dst_reg, insn->src_reg);
12447                         insn->src_reg = BPF_REG_AX;
12448                         if (isneg)
12449                                 insn->code = insn->code == code_add ?
12450                                              code_sub : code_add;
12451                         *patch++ = *insn;
12452                         if (issrc && isneg && !isimm)
12453                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
12454                         cnt = patch - insn_buf;
12455
12456                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12457                         if (!new_prog)
12458                                 return -ENOMEM;
12459
12460                         delta    += cnt - 1;
12461                         env->prog = prog = new_prog;
12462                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12463                         continue;
12464                 }
12465
12466                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
12467                         continue;
12468                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
12469                         continue;
12470                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL) {
12471                         ret = fixup_kfunc_call(env, insn);
12472                         if (ret)
12473                                 return ret;
12474                         continue;
12475                 }
12476
12477                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
12478                         prog->dst_needed = 1;
12479                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
12480                         bpf_user_rnd_init_once();
12481                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
12482                         prog->kprobe_override = 1;
12483                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
12484                         /* If we tail call into other programs, we
12485                          * cannot make any assumptions since they can
12486                          * be replaced dynamically during runtime in
12487                          * the program array.
12488                          */
12489                         prog->cb_access = 1;
12490                         if (!allow_tail_call_in_subprogs(env))
12491                                 prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
12492                         prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
12493
12494                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
12495                          * conditional branch in the interpreter for every normal
12496                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
12497                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
12498                          */
12499                         insn->imm = 0;
12500                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
12501
12502                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
12503                         if (env->bpf_capable && !expect_blinding &&
12504                             prog->jit_requested &&
12505                             !bpf_map_key_poisoned(aux) &&
12506                             !bpf_map_ptr_poisoned(aux) &&
12507                             !bpf_map_ptr_unpriv(aux)) {
12508                                 struct bpf_jit_poke_descriptor desc = {
12509                                         .reason = BPF_POKE_REASON_TAIL_CALL,
12510                                         .tail_call.map = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state),
12511                                         .tail_call.key = bpf_map_key_immediate(aux),
12512                                         .insn_idx = i + delta,
12513                                 };
12514
12515                                 ret = bpf_jit_add_poke_descriptor(prog, &desc);
12516                                 if (ret < 0) {
12517                                         verbose(env, "adding tail call poke descriptor failed\n");
12518                                         return ret;
12519                                 }
12520
12521                                 insn->imm = ret + 1;
12522                                 continue;
12523                         }
12524
12525                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
12526                                 continue;
12527
12528                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
12529                          * emit two extra insns:
12530                          * if (index >= max_entries) goto out;
12531                          * index &= array->index_mask;
12532                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
12533                          */
12534                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
12535                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
12536                                 return -EINVAL;
12537                         }
12538
12539                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
12540                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
12541                                                   map_ptr->max_entries, 2);
12542                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
12543                                                     container_of(map_ptr,
12544                                                                  struct bpf_array,
12545                                                                  map)->index_mask);
12546                         insn_buf[2] = *insn;
12547                         cnt = 3;
12548                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12549                         if (!new_prog)
12550                                 return -ENOMEM;
12551
12552                         delta    += cnt - 1;
12553                         env->prog = prog = new_prog;
12554                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12555                         continue;
12556                 }
12557
12558                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
12559                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
12560                  * only.
12561                  */
12562                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
12563                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
12564                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
12565                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
12566                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
12567                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
12568                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem   ||
12569                      insn->imm == BPF_FUNC_redirect_map)) {
12570                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
12571                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
12572                                 goto patch_call_imm;
12573
12574                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
12575                         ops = map_ptr->ops;
12576                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
12577                             ops->map_gen_lookup) {
12578                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
12579                                 if (cnt == -EOPNOTSUPP)
12580                                         goto patch_map_ops_generic;
12581                                 if (cnt <= 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
12582                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12583                                         return -EINVAL;
12584                                 }
12585
12586                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
12587                                                                insn_buf, cnt);
12588                                 if (!new_prog)
12589                                         return -ENOMEM;
12590
12591                                 delta    += cnt - 1;
12592                                 env->prog = prog = new_prog;
12593                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12594                                 continue;
12595                         }
12596
12597                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
12598                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
12599                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
12600                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
12601                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
12602                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
12603                                               u64 flags))NULL));
12604                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
12605                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
12606                                               u64 flags))NULL));
12607                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
12608                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
12609                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
12610                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
12611                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_redirect,
12612                                      (int (*)(struct bpf_map *map, u32 ifindex, u64 flags))NULL));
12613
12614 patch_map_ops_generic:
12615                         switch (insn->imm) {
12616                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
12617                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
12618                                             __bpf_call_base;
12619                                 continue;
12620                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
12621                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
12622                                             __bpf_call_base;
12623                                 continue;
12624                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
12625                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
12626                                             __bpf_call_base;
12627                                 continue;
12628                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
12629                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
12630                                             __bpf_call_base;
12631                                 continue;
12632                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
12633                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
12634                                             __bpf_call_base;
12635                                 continue;
12636                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
12637                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
12638                                             __bpf_call_base;
12639                                 continue;
12640                         case BPF_FUNC_redirect_map:
12641                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_redirect) -
12642                                             __bpf_call_base;
12643                                 continue;
12644                         }
12645
12646                         goto patch_call_imm;
12647                 }
12648
12649                 /* Implement bpf_jiffies64 inline. */
12650                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
12651                     insn->imm == BPF_FUNC_jiffies64) {
12652                         struct bpf_insn ld_jiffies_addr[2] = {
12653                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_0,
12654                                              (unsigned long)&jiffies),
12655                         };
12656
12657                         insn_buf[0] = ld_jiffies_addr[0];
12658                         insn_buf[1] = ld_jiffies_addr[1];
12659                         insn_buf[2] = BPF_LDX_MEM(BPF_DW, BPF_REG_0,
12660                                                   BPF_REG_0, 0);
12661                         cnt = 3;
12662
12663                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
12664                                                        cnt);
12665                         if (!new_prog)
12666                                 return -ENOMEM;
12667
12668                         delta    += cnt - 1;
12669                         env->prog = prog = new_prog;
12670                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12671                         continue;
12672                 }
12673
12674 patch_call_imm:
12675                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
12676                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
12677                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
12678                  */
12679                 if (!fn->func) {
12680                         verbose(env,
12681                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
12682                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
12683                         return -EFAULT;
12684                 }
12685                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
12686         }
12687
12688         /* Since poke tab is now finalized, publish aux to tracker. */
12689         for (i = 0; i < prog->aux->size_poke_tab; i++) {
12690                 map_ptr = prog->aux->poke_tab[i].tail_call.map;
12691                 if (!map_ptr->ops->map_poke_track ||
12692                     !map_ptr->ops->map_poke_untrack ||
12693                     !map_ptr->ops->map_poke_run) {
12694                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12695                         return -EINVAL;
12696                 }
12697
12698                 ret = map_ptr->ops->map_poke_track(map_ptr, prog->aux);
12699                 if (ret < 0) {
12700                         verbose(env, "tracking tail call prog failed\n");
12701                         return ret;
12702                 }
12703         }
12704
12705         sort_kfunc_descs_by_imm(env->prog);
12706
12707         return 0;
12708 }
12709
12710 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
12711 {
12712         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
12713         int i;
12714
12715         sl = env->free_list;
12716         while (sl) {
12717                 sln = sl->next;
12718                 free_verifier_state(&sl->state, false);
12719                 kfree(sl);
12720                 sl = sln;
12721         }
12722         env->free_list = NULL;
12723
12724         if (!env->explored_states)
12725                 return;
12726
12727         for (i = 0; i < state_htab_size(env); i++) {
12728                 sl = env->explored_states[i];
12729
12730                 while (sl) {
12731                         sln = sl->next;
12732                         free_verifier_state(&sl->state, false);
12733                         kfree(sl);
12734                         sl = sln;
12735                 }
12736                 env->explored_states[i] = NULL;
12737         }
12738 }
12739
12740 static int do_check_common(struct bpf_verifier_env *env, int subprog)
12741 {
12742         bool pop_log = !(env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2);
12743         struct bpf_verifier_state *state;
12744         struct bpf_reg_state *regs;
12745         int ret, i;
12746
12747         env->prev_linfo = NULL;
12748         env->pass_cnt++;
12749
12750         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
12751         if (!state)
12752                 return -ENOMEM;
12753         state->curframe = 0;
12754         state->speculative = false;
12755         state->branches = 1;
12756         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
12757         if (!state->frame[0]) {
12758                 kfree(state);
12759                 return -ENOMEM;
12760         }
12761         env->cur_state = state;
12762         init_func_state(env, state->frame[0],
12763                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
12764                         0 /* frameno */,
12765                         subprog);
12766
12767         regs = state->frame[state->curframe]->regs;
12768         if (subprog || env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT) {
12769                 ret = btf_prepare_func_args(env, subprog, regs);
12770                 if (ret)
12771                         goto out;
12772                 for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++) {
12773                         if (regs[i].type == PTR_TO_CTX)
12774                                 mark_reg_known_zero(env, regs, i);
12775                         else if (regs[i].type == SCALAR_VALUE)
12776                                 mark_reg_unknown(env, regs, i);
12777                         else if (regs[i].type == PTR_TO_MEM_OR_NULL) {
12778                                 const u32 mem_size = regs[i].mem_size;
12779
12780                                 mark_reg_known_zero(env, regs, i);
12781                                 regs[i].mem_size = mem_size;
12782                                 regs[i].id = ++env->id_gen;
12783                         }
12784                 }
12785         } else {
12786                 /* 1st arg to a function */
12787                 regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
12788                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
12789                 ret = btf_check_subprog_arg_match(env, subprog, regs);
12790                 if (ret == -EFAULT)
12791                         /* unlikely verifier bug. abort.
12792                          * ret == 0 and ret < 0 are sadly acceptable for
12793                          * main() function due to backward compatibility.
12794                          * Like socket filter program may be written as:
12795                          * int bpf_prog(struct pt_regs *ctx)
12796                          * and never dereference that ctx in the program.
12797                          * 'struct pt_regs' is a type mismatch for socket
12798                          * filter that should be using 'struct __sk_buff'.
12799                          */
12800                         goto out;
12801         }
12802
12803         ret = do_check(env);
12804 out:
12805         /* check for NULL is necessary, since cur_state can be freed inside
12806          * do_check() under memory pressure.
12807          */
12808         if (env->cur_state) {
12809                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
12810                 env->cur_state = NULL;
12811         }
12812         while (!pop_stack(env, NULL, NULL, false));
12813         if (!ret && pop_log)
12814                 bpf_vlog_reset(&env->log, 0);
12815         free_states(env);
12816         return ret;
12817 }
12818
12819 /* Verify all global functions in a BPF program one by one based on their BTF.
12820  * All global functions must pass verification. Otherwise the whole program is rejected.
12821  * Consider:
12822  * int bar(int);
12823  * int foo(int f)
12824  * {
12825  *    return bar(f);
12826  * }
12827  * int bar(int b)
12828  * {
12829  *    ...
12830  * }
12831  * foo() will be verified first for R1=any_scalar_value. During verification it
12832  * will be assumed that bar() already verified successfully and call to bar()
12833  * from foo() will be checked for type match only. Later bar() will be verified
12834  * independently to check that it's safe for R1=any_scalar_value.
12835  */
12836 static int do_check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
12837 {
12838         struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
12839         int i, ret;
12840
12841         if (!aux->func_info)
12842                 return 0;
12843
12844         for (i = 1; i < env->subprog_cnt; i++) {
12845                 if (aux->func_info_aux[i].linkage != BTF_FUNC_GLOBAL)
12846                         continue;
12847                 env->insn_idx = env->subprog_info[i].start;
12848                 WARN_ON_ONCE(env->insn_idx == 0);
12849                 ret = do_check_common(env, i);
12850                 if (ret) {
12851                         return ret;
12852                 } else if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
12853                         verbose(env,
12854                                 "Func#%d is safe for any args that match its prototype\n",
12855                                 i);
12856                 }
12857         }
12858         return 0;
12859 }
12860
12861 static int do_check_main(struct bpf_verifier_env *env)
12862 {
12863         int ret;
12864
12865         env->insn_idx = 0;
12866         ret = do_check_common(env, 0);
12867         if (!ret)
12868                 env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
12869         return ret;
12870 }
12871
12872
12873 static void print_verification_stats(struct bpf_verifier_env *env)
12874 {
12875         int i;
12876
12877         if (env->log.level & BPF_LOG_STATS) {
12878                 verbose(env, "verification time %lld usec\n",
12879                         div_u64(env->verification_time, 1000));
12880                 verbose(env, "stack depth ");
12881                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12882                         u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
12883
12884                         verbose(env, "%d", depth);
12885                         if (i + 1 < env->subprog_cnt)
12886                                 verbose(env, "+");
12887                 }
12888                 verbose(env, "\n");
12889         }
12890         verbose(env, "processed %d insns (limit %d) max_states_per_insn %d "
12891                 "total_states %d peak_states %d mark_read %d\n",
12892                 env->insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS,
12893                 env->max_states_per_insn, env->total_states,
12894                 env->peak_states, env->longest_mark_read_walk);
12895 }
12896
12897 static int check_struct_ops_btf_id(struct bpf_verifier_env *env)
12898 {
12899         const struct btf_type *t, *func_proto;
12900         const struct bpf_struct_ops *st_ops;
12901         const struct btf_member *member;
12902         struct bpf_prog *prog = env->prog;
12903         u32 btf_id, member_idx;
12904         const char *mname;
12905
12906         if (!prog->gpl_compatible) {
12907                 verbose(env, "struct ops programs must have a GPL compatible license\n");
12908                 return -EINVAL;
12909         }
12910
12911         btf_id = prog->aux->attach_btf_id;
12912         st_ops = bpf_struct_ops_find(btf_id);
12913         if (!st_ops) {
12914                 verbose(env, "attach_btf_id %u is not a supported struct\n",
12915                         btf_id);
12916                 return -ENOTSUPP;
12917         }
12918
12919         t = st_ops->type;
12920         member_idx = prog->expected_attach_type;
12921         if (member_idx >= btf_type_vlen(t)) {
12922                 verbose(env, "attach to invalid member idx %u of struct %s\n",
12923                         member_idx, st_ops->name);
12924                 return -EINVAL;
12925         }
12926
12927         member = &btf_type_member(t)[member_idx];
12928         mname = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, member->name_off);
12929         func_proto = btf_type_resolve_func_ptr(btf_vmlinux, member->type,
12930                                                NULL);
12931         if (!func_proto) {
12932                 verbose(env, "attach to invalid member %s(@idx %u) of struct %s\n",
12933                         mname, member_idx, st_ops->name);
12934                 return -EINVAL;
12935         }
12936
12937         if (st_ops->check_member) {
12938                 int err = st_ops->check_member(t, member);
12939
12940                 if (err) {
12941                         verbose(env, "attach to unsupported member %s of struct %s\n",
12942                                 mname, st_ops->name);
12943                         return err;
12944                 }
12945         }
12946
12947         prog->aux->attach_func_proto = func_proto;
12948         prog->aux->attach_func_name = mname;
12949         env->ops = st_ops->verifier_ops;
12950
12951         return 0;
12952 }
12953 #define SECURITY_PREFIX "security_"
12954
12955 static int check_attach_modify_return(unsigned long addr, const char *func_name)
12956 {
12957         if (within_error_injection_list(addr) ||
12958             !strncmp(SECURITY_PREFIX, func_name, sizeof(SECURITY_PREFIX) - 1))
12959                 return 0;
12960
12961         return -EINVAL;
12962 }
12963
12964 /* list of non-sleepable functions that are otherwise on
12965  * ALLOW_ERROR_INJECTION list
12966  */
12967 BTF_SET_START(btf_non_sleepable_error_inject)
12968 /* Three functions below can be called from sleepable and non-sleepable context.
12969  * Assume non-sleepable from bpf safety point of view.
12970  */
12971 BTF_ID(func, __add_to_page_cache_locked)
12972 BTF_ID(func, should_fail_alloc_page)
12973 BTF_ID(func, should_failslab)
12974 BTF_SET_END(btf_non_sleepable_error_inject)
12975
12976 static int check_non_sleepable_error_inject(u32 btf_id)
12977 {
12978         return btf_id_set_contains(&btf_non_sleepable_error_inject, btf_id);
12979 }
12980
12981 int bpf_check_attach_target(struct bpf_verifier_log *log,
12982                             const struct bpf_prog *prog,
12983                             const struct bpf_prog *tgt_prog,
12984                             u32 btf_id,
12985                             struct bpf_attach_target_info *tgt_info)
12986 {
12987         bool prog_extension = prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT;
12988         const char prefix[] = "btf_trace_";
12989         int ret = 0, subprog = -1, i;
12990         const struct btf_type *t;
12991         bool conservative = true;
12992         const char *tname;
12993         struct btf *btf;
12994         long addr = 0;
12995
12996         if (!btf_id) {
12997                 bpf_log(log, "Tracing programs must provide btf_id\n");
12998                 return -EINVAL;
12999         }
13000         btf = tgt_prog ? tgt_prog->aux->btf : prog->aux->attach_btf;
13001         if (!btf) {
13002                 bpf_log(log,
13003                         "FENTRY/FEXIT program can only be attached to another program annotated with BTF\n");
13004                 return -EINVAL;
13005         }
13006         t = btf_type_by_id(btf, btf_id);
13007         if (!t) {
13008                 bpf_log(log, "attach_btf_id %u is invalid\n", btf_id);
13009                 return -EINVAL;
13010         }
13011         tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
13012         if (!tname) {
13013                 bpf_log(log, "attach_btf_id %u doesn't have a name\n", btf_id);
13014                 return -EINVAL;
13015         }
13016         if (tgt_prog) {
13017                 struct bpf_prog_aux *aux = tgt_prog->aux;
13018
13019                 for (i = 0; i < aux->func_info_cnt; i++)
13020                         if (aux->func_info[i].type_id == btf_id) {
13021                                 subprog = i;
13022                                 break;
13023                         }
13024                 if (subprog == -1) {
13025                         bpf_log(log, "Subprog %s doesn't exist\n", tname);
13026                         return -EINVAL;
13027                 }
13028                 conservative = aux->func_info_aux[subprog].unreliable;
13029                 if (prog_extension) {
13030                         if (conservative) {
13031                                 bpf_log(log,
13032                                         "Cannot replace static functions\n");
13033                                 return -EINVAL;
13034                         }
13035                         if (!prog->jit_requested) {
13036                                 bpf_log(log,
13037                                         "Extension programs should be JITed\n");
13038                                 return -EINVAL;
13039                         }
13040                 }
13041                 if (!tgt_prog->jited) {
13042                         bpf_log(log, "Can attach to only JITed progs\n");
13043                         return -EINVAL;
13044                 }
13045                 if (tgt_prog->type == prog->type) {
13046                         /* Cannot fentry/fexit another fentry/fexit program.
13047                          * Cannot attach program extension to another extension.
13048                          * It's ok to attach fentry/fexit to extension program.
13049                          */
13050                         bpf_log(log, "Cannot recursively attach\n");
13051                         return -EINVAL;
13052                 }
13053                 if (tgt_prog->type == BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13054                     prog_extension &&
13055                     (tgt_prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_FENTRY ||
13056                      tgt_prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_FEXIT)) {
13057                         /* Program extensions can extend all program types
13058                          * except fentry/fexit. The reason is the following.
13059                          * The fentry/fexit programs are used for performance
13060                          * analysis, stats and can be attached to any program
13061                          * type except themselves. When extension program is
13062                          * replacing XDP function it is necessary to allow
13063                          * performance analysis of all functions. Both original
13064                          * XDP program and its program extension. Hence
13065                          * attaching fentry/fexit to BPF_PROG_TYPE_EXT is
13066                          * allowed. If extending of fentry/fexit was allowed it
13067                          * would be possible to create long call chain
13068                          * fentry->extension->fentry->extension beyond
13069                          * reasonable stack size. Hence extending fentry is not
13070                          * allowed.
13071                          */
13072                         bpf_log(log, "Cannot extend fentry/fexit\n");
13073                         return -EINVAL;
13074                 }
13075         } else {
13076                 if (prog_extension) {
13077                         bpf_log(log, "Cannot replace kernel functions\n");
13078                         return -EINVAL;
13079                 }
13080         }
13081
13082         switch (prog->expected_attach_type) {
13083         case BPF_TRACE_RAW_TP:
13084                 if (tgt_prog) {
13085                         bpf_log(log,
13086                                 "Only FENTRY/FEXIT progs are attachable to another BPF prog\n");
13087                         return -EINVAL;
13088                 }
13089                 if (!btf_type_is_typedef(t)) {
13090                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u is not a typedef\n",
13091                                 btf_id);
13092                         return -EINVAL;
13093                 }
13094                 if (strncmp(prefix, tname, sizeof(prefix) - 1)) {
13095                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u points to wrong type name %s\n",
13096                                 btf_id, tname);
13097                         return -EINVAL;
13098                 }
13099                 tname += sizeof(prefix) - 1;
13100                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13101                 if (!btf_type_is_ptr(t))
13102                         /* should never happen in valid vmlinux build */
13103                         return -EINVAL;
13104                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13105                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
13106                         /* should never happen in valid vmlinux build */
13107                         return -EINVAL;
13108
13109                 break;
13110         case BPF_TRACE_ITER:
13111                 if (!btf_type_is_func(t)) {
13112                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u is not a function\n",
13113                                 btf_id);
13114                         return -EINVAL;
13115                 }
13116                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13117                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
13118                         return -EINVAL;
13119                 ret = btf_distill_func_proto(log, btf, t, tname, &tgt_info->fmodel);
13120                 if (ret)
13121                         return ret;
13122                 break;
13123         default:
13124                 if (!prog_extension)
13125                         return -EINVAL;
13126                 fallthrough;
13127         case BPF_MODIFY_RETURN:
13128         case BPF_LSM_MAC:
13129         case BPF_TRACE_FENTRY:
13130         case BPF_TRACE_FEXIT:
13131                 if (!btf_type_is_func(t)) {
13132                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u is not a function\n",
13133                                 btf_id);
13134                         return -EINVAL;
13135                 }
13136                 if (prog_extension &&
13137                     btf_check_type_match(log, prog, btf, t))
13138                         return -EINVAL;
13139                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13140                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
13141                         return -EINVAL;
13142
13143                 if ((prog->aux->saved_dst_prog_type || prog->aux->saved_dst_attach_type) &&
13144                     (!tgt_prog || prog->aux->saved_dst_prog_type != tgt_prog->type ||
13145                      prog->aux->saved_dst_attach_type != tgt_prog->expected_attach_type))
13146                         return -EINVAL;
13147
13148                 if (tgt_prog && conservative)
13149                         t = NULL;
13150
13151                 ret = btf_distill_func_proto(log, btf, t, tname, &tgt_info->fmodel);
13152                 if (ret < 0)
13153                         return ret;
13154
13155                 if (tgt_prog) {
13156                         if (subprog == 0)
13157                                 addr = (long) tgt_prog->bpf_func;
13158                         else
13159                                 addr = (long) tgt_prog->aux->func[subprog]->bpf_func;
13160                 } else {
13161                         addr = kallsyms_lookup_name(tname);
13162                         if (!addr) {
13163                                 bpf_log(log,
13164                                         "The address of function %s cannot be found\n",
13165                                         tname);
13166                                 return -ENOENT;
13167                         }
13168                 }
13169
13170                 if (prog->aux->sleepable) {
13171                         ret = -EINVAL;
13172                         switch (prog->type) {
13173                         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
13174                                 /* fentry/fexit/fmod_ret progs can be sleepable only if they are
13175                                  * attached to ALLOW_ERROR_INJECTION and are not in denylist.
13176                                  */
13177                                 if (!check_non_sleepable_error_inject(btf_id) &&
13178                                     within_error_injection_list(addr))
13179                                         ret = 0;
13180                                 break;
13181                         case BPF_PROG_TYPE_LSM:
13182                                 /* LSM progs check that they are attached to bpf_lsm_*() funcs.
13183                                  * Only some of them are sleepable.
13184                                  */
13185                                 if (bpf_lsm_is_sleepable_hook(btf_id))
13186                                         ret = 0;
13187                                 break;
13188                         default:
13189                                 break;
13190                         }
13191                         if (ret) {
13192                                 bpf_log(log, "%s is not sleepable\n", tname);
13193                                 return ret;
13194                         }
13195                 } else if (prog->expected_attach_type == BPF_MODIFY_RETURN) {
13196                         if (tgt_prog) {
13197                                 bpf_log(log, "can't modify return codes of BPF programs\n");
13198                                 return -EINVAL;
13199                         }
13200                         ret = check_attach_modify_return(addr, tname);
13201                         if (ret) {
13202                                 bpf_log(log, "%s() is not modifiable\n", tname);
13203                                 return ret;
13204                         }
13205                 }
13206
13207                 break;
13208         }
13209         tgt_info->tgt_addr = addr;
13210         tgt_info->tgt_name = tname;
13211         tgt_info->tgt_type = t;
13212         return 0;
13213 }
13214
13215 BTF_SET_START(btf_id_deny)
13216 BTF_ID_UNUSED
13217 #ifdef CONFIG_SMP
13218 BTF_ID(func, migrate_disable)
13219 BTF_ID(func, migrate_enable)
13220 #endif
13221 #if !defined CONFIG_PREEMPT_RCU && !defined CONFIG_TINY_RCU
13222 BTF_ID(func, rcu_read_unlock_strict)
13223 #endif
13224 BTF_SET_END(btf_id_deny)
13225
13226 static int check_attach_btf_id(struct bpf_verifier_env *env)
13227 {
13228         struct bpf_prog *prog = env->prog;
13229         struct bpf_prog *tgt_prog = prog->aux->dst_prog;
13230         struct bpf_attach_target_info tgt_info = {};
13231         u32 btf_id = prog->aux->attach_btf_id;
13232         struct bpf_trampoline *tr;
13233         int ret;
13234         u64 key;
13235
13236         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_SYSCALL) {
13237                 if (prog->aux->sleepable)
13238                         /* attach_btf_id checked to be zero already */
13239                         return 0;
13240                 verbose(env, "Syscall programs can only be sleepable\n");
13241                 return -EINVAL;
13242         }
13243
13244         if (prog->aux->sleepable && prog->type != BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13245             prog->type != BPF_PROG_TYPE_LSM) {
13246                 verbose(env, "Only fentry/fexit/fmod_ret and lsm programs can be sleepable\n");
13247                 return -EINVAL;
13248         }
13249
13250         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS)
13251                 return check_struct_ops_btf_id(env);
13252
13253         if (prog->type != BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13254             prog->type != BPF_PROG_TYPE_LSM &&
13255             prog->type != BPF_PROG_TYPE_EXT)
13256                 return 0;
13257
13258         ret = bpf_check_attach_target(&env->log, prog, tgt_prog, btf_id, &tgt_info);
13259         if (ret)
13260                 return ret;
13261
13262         if (tgt_prog && prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT) {
13263                 /* to make freplace equivalent to their targets, they need to
13264                  * inherit env->ops and expected_attach_type for the rest of the
13265                  * verification
13266                  */
13267                 env->ops = bpf_verifier_ops[tgt_prog->type];
13268                 prog->expected_attach_type = tgt_prog->expected_attach_type;
13269         }
13270
13271         /* store info about the attachment target that will be used later */
13272         prog->aux->attach_func_proto = tgt_info.tgt_type;
13273         prog->aux->attach_func_name = tgt_info.tgt_name;
13274
13275         if (tgt_prog) {
13276                 prog->aux->saved_dst_prog_type = tgt_prog->type;
13277                 prog->aux->saved_dst_attach_type = tgt_prog->expected_attach_type;
13278         }
13279
13280         if (prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_RAW_TP) {
13281                 prog->aux->attach_btf_trace = true;
13282                 return 0;
13283         } else if (prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_ITER) {
13284                 if (!bpf_iter_prog_supported(prog))
13285                         return -EINVAL;
13286                 return 0;
13287         }
13288
13289         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_LSM) {
13290                 ret = bpf_lsm_verify_prog(&env->log, prog);
13291                 if (ret < 0)
13292                         return ret;
13293         } else if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13294                    btf_id_set_contains(&btf_id_deny, btf_id)) {
13295                 return -EINVAL;
13296         }
13297
13298         key = bpf_trampoline_compute_key(tgt_prog, prog->aux->attach_btf, btf_id);
13299         tr = bpf_trampoline_get(key, &tgt_info);
13300         if (!tr)
13301                 return -ENOMEM;
13302
13303         prog->aux->dst_trampoline = tr;
13304         return 0;
13305 }
13306
13307 struct btf *bpf_get_btf_vmlinux(void)
13308 {
13309         if (!btf_vmlinux && IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_INFO_BTF)) {
13310                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
13311                 if (!btf_vmlinux)
13312                         btf_vmlinux = btf_parse_vmlinux();
13313                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
13314         }
13315         return btf_vmlinux;
13316 }
13317
13318 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr, bpfptr_t uattr)
13319 {
13320         u64 start_time = ktime_get_ns();
13321         struct bpf_verifier_env *env;
13322         struct bpf_verifier_log *log;
13323         int i, len, ret = -EINVAL;
13324         bool is_priv;
13325
13326         /* no program is valid */
13327         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
13328                 return -EINVAL;
13329
13330         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
13331          * allocate/free it every time bpf_check() is called
13332          */
13333         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
13334         if (!env)
13335                 return -ENOMEM;
13336         log = &env->log;
13337
13338         len = (*prog)->len;
13339         env->insn_aux_data =
13340                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data), len));
13341         ret = -ENOMEM;
13342         if (!env->insn_aux_data)
13343                 goto err_free_env;
13344         for (i = 0; i < len; i++)
13345                 env->insn_aux_data[i].orig_idx = i;
13346         env->prog = *prog;
13347         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
13348         env->fd_array = make_bpfptr(attr->fd_array, uattr.is_kernel);
13349         is_priv = bpf_capable();
13350
13351         bpf_get_btf_vmlinux();
13352
13353         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
13354         if (!is_priv)
13355                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
13356
13357         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
13358                 /* user requested verbose verifier output
13359                  * and supplied buffer to store the verification trace
13360                  */
13361                 log->level = attr->log_level;
13362                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
13363                 log->len_total = attr->log_size;
13364
13365                 ret = -EINVAL;
13366                 /* log attributes have to be sane */
13367                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 2 ||
13368                     !log->level || !log->ubuf || log->level & ~BPF_LOG_MASK)
13369                         goto err_unlock;
13370         }
13371
13372         if (IS_ERR(btf_vmlinux)) {
13373                 /* Either gcc or pahole or kernel are broken. */
13374                 verbose(env, "in-kernel BTF is malformed\n");
13375                 ret = PTR_ERR(btf_vmlinux);
13376                 goto skip_full_check;
13377         }
13378
13379         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
13380         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
13381                 env->strict_alignment = true;
13382         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
13383                 env->strict_alignment = false;
13384
13385         env->allow_ptr_leaks = bpf_allow_ptr_leaks();
13386         env->allow_uninit_stack = bpf_allow_uninit_stack();
13387         env->allow_ptr_to_map_access = bpf_allow_ptr_to_map_access();
13388         env->bypass_spec_v1 = bpf_bypass_spec_v1();
13389         env->bypass_spec_v4 = bpf_bypass_spec_v4();
13390         env->bpf_capable = bpf_capable();
13391
13392         if (is_priv)
13393                 env->test_state_freq = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_STATE_FREQ;
13394
13395         env->explored_states = kvcalloc(state_htab_size(env),
13396                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
13397                                        GFP_USER);
13398         ret = -ENOMEM;
13399         if (!env->explored_states)
13400                 goto skip_full_check;
13401
13402         ret = add_subprog_and_kfunc(env);
13403         if (ret < 0)
13404                 goto skip_full_check;
13405
13406         ret = check_subprogs(env);
13407         if (ret < 0)
13408                 goto skip_full_check;
13409
13410         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
13411         if (ret < 0)
13412                 goto skip_full_check;
13413
13414         ret = check_attach_btf_id(env);
13415         if (ret)
13416                 goto skip_full_check;
13417
13418         ret = resolve_pseudo_ldimm64(env);
13419         if (ret < 0)
13420                 goto skip_full_check;
13421
13422         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
13423                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
13424                 if (ret)
13425                         goto skip_full_check;
13426         }
13427
13428         ret = check_cfg(env);
13429         if (ret < 0)
13430                 goto skip_full_check;
13431
13432         ret = do_check_subprogs(env);
13433         ret = ret ?: do_check_main(env);
13434
13435         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
13436                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
13437
13438 skip_full_check:
13439         kvfree(env->explored_states);
13440
13441         if (ret == 0)
13442                 ret = check_max_stack_depth(env);
13443
13444         /* instruction rewrites happen after this point */
13445         if (is_priv) {
13446                 if (ret == 0)
13447                         opt_hard_wire_dead_code_branches(env);
13448                 if (ret == 0)
13449                         ret = opt_remove_dead_code(env);
13450                 if (ret == 0)
13451                         ret = opt_remove_nops(env);
13452         } else {
13453                 if (ret == 0)
13454                         sanitize_dead_code(env);
13455         }
13456
13457         if (ret == 0)
13458                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
13459                 ret = convert_ctx_accesses(env);
13460
13461         if (ret == 0)
13462                 ret = do_misc_fixups(env);
13463
13464         /* do 32-bit optimization after insn patching has done so those patched
13465          * insns could be handled correctly.
13466          */
13467         if (ret == 0 && !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
13468                 ret = opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(env, attr);
13469                 env->prog->aux->verifier_zext = bpf_jit_needs_zext() ? !ret
13470                                                                      : false;
13471         }
13472
13473         if (ret == 0)
13474                 ret = fixup_call_args(env);
13475
13476         env->verification_time = ktime_get_ns() - start_time;
13477         print_verification_stats(env);
13478
13479         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
13480                 ret = -ENOSPC;
13481         if (log->level && !log->ubuf) {
13482                 ret = -EFAULT;
13483                 goto err_release_maps;
13484         }
13485
13486         if (ret)
13487                 goto err_release_maps;
13488
13489         if (env->used_map_cnt) {
13490                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
13491                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
13492                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
13493                                                           GFP_KERNEL);
13494
13495                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
13496                         ret = -ENOMEM;
13497                         goto err_release_maps;
13498                 }
13499
13500                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
13501                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
13502                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
13503         }
13504         if (env->used_btf_cnt) {
13505                 /* if program passed verifier, update used_btfs in bpf_prog_aux */
13506                 env->prog->aux->used_btfs = kmalloc_array(env->used_btf_cnt,
13507                                                           sizeof(env->used_btfs[0]),
13508                                                           GFP_KERNEL);
13509                 if (!env->prog->aux->used_btfs) {
13510                         ret = -ENOMEM;
13511                         goto err_release_maps;
13512                 }
13513
13514                 memcpy(env->prog->aux->used_btfs, env->used_btfs,
13515                        sizeof(env->used_btfs[0]) * env->used_btf_cnt);
13516                 env->prog->aux->used_btf_cnt = env->used_btf_cnt;
13517         }
13518         if (env->used_map_cnt || env->used_btf_cnt) {
13519                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
13520                  * bpf_ld_imm64 instructions
13521                  */
13522                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
13523         }
13524
13525         adjust_btf_func(env);
13526
13527 err_release_maps:
13528         if (!env->prog->aux->used_maps)
13529                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
13530                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
13531                  */
13532                 release_maps(env);
13533         if (!env->prog->aux->used_btfs)
13534                 release_btfs(env);
13535
13536         /* extension progs temporarily inherit the attach_type of their targets
13537            for verification purposes, so set it back to zero before returning
13538          */
13539         if (env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT)
13540                 env->prog->expected_attach_type = 0;
13541
13542         *prog = env->prog;
13543 err_unlock:
13544         if (!is_priv)
13545                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
13546         vfree(env->insn_aux_data);
13547 err_free_env:
13548         kfree(env);
13549         return ret;
13550 }