bpf: Do not mark insn as seen under speculative path verification
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / bpf / verifier.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
3  * Copyright (c) 2016 Facebook
4  * Copyright (c) 2018 Covalent IO, Inc. http://covalent.io
5  */
6 #include <uapi/linux/btf.h>
7 #include <linux/kernel.h>
8 #include <linux/types.h>
9 #include <linux/slab.h>
10 #include <linux/bpf.h>
11 #include <linux/btf.h>
12 #include <linux/bpf_verifier.h>
13 #include <linux/filter.h>
14 #include <net/netlink.h>
15 #include <linux/file.h>
16 #include <linux/vmalloc.h>
17 #include <linux/stringify.h>
18 #include <linux/bsearch.h>
19 #include <linux/sort.h>
20 #include <linux/perf_event.h>
21 #include <linux/ctype.h>
22 #include <linux/error-injection.h>
23 #include <linux/bpf_lsm.h>
24 #include <linux/btf_ids.h>
25
26 #include "disasm.h"
27
28 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
29 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name, prog_ctx_type, kern_ctx_type) \
30         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
31 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
32 #define BPF_LINK_TYPE(_id, _name)
33 #include <linux/bpf_types.h>
34 #undef BPF_PROG_TYPE
35 #undef BPF_MAP_TYPE
36 #undef BPF_LINK_TYPE
37 };
38
39 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
40  * instruction by instruction and updates register/stack state.
41  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
42  *
43  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
44  * It rejects the following programs:
45  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
46  * - if loop is present (detected via back-edge)
47  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
48  * - out of bounds or malformed jumps
49  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
50  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
51  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
52  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
53  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
54  *
55  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
56  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
57  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
58  * copied to R1.
59  *
60  * All registers are 64-bit.
61  * R0 - return register
62  * R1-R5 argument passing registers
63  * R6-R9 callee saved registers
64  * R10 - frame pointer read-only
65  *
66  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
67  * and has type PTR_TO_CTX.
68  *
69  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
70  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
71  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
72  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
73  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
74  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
75  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
76  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
77  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
78  *
79  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
80  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
81  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
82  *
83  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
84  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
85  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
86  *
87  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
88  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
89  *
90  * registers used to pass values to function calls are checked against
91  * function argument constraints.
92  *
93  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
94  * It means that the register type passed to this function must be
95  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
96  * 'pointer to map element key'
97  *
98  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
99  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
100  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
101  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
102  *
103  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
104  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
105  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
106  * the helper function as a pointer to map element key.
107  *
108  * On the kernel side the helper function looks like:
109  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
110  * {
111  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
112  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
113  *    void *value;
114  *
115  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
116  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
117  *    the stack of eBPF program.
118  * }
119  *
120  * Corresponding eBPF program may look like:
121  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
122  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
123  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
124  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
125  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
126  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
127  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
128  *
129  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
130  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
131  * and were initialized prior to this call.
132  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
133  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
134  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
135  * returns ether pointer to map value or NULL.
136  *
137  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
138  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
139  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
140  * branch. See check_cond_jmp_op().
141  *
142  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
143  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
144  *
145  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
146  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
147  * the BPF program:
148  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
149  *
150  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
151  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
152  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
153  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
154  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
155  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
156  *
157  * For each helper function that allocates a reference, such as
158  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
159  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
160  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
161  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
162  */
163
164 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
165 struct bpf_verifier_stack_elem {
166         /* verifer state is 'st'
167          * before processing instruction 'insn_idx'
168          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
169          */
170         struct bpf_verifier_state st;
171         int insn_idx;
172         int prev_insn_idx;
173         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
174         /* length of verifier log at the time this state was pushed on stack */
175         u32 log_pos;
176 };
177
178 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ    8192
179 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES     64
180
181 #define BPF_MAP_KEY_POISON      (1ULL << 63)
182 #define BPF_MAP_KEY_SEEN        (1ULL << 62)
183
184 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
185 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
186                                           POISON_POINTER_DELTA))
187 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
188
189 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
190 {
191         return BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
192 }
193
194 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
195 {
196         return aux->map_ptr_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
197 }
198
199 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
200                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
201 {
202         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
203         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
204         aux->map_ptr_state = (unsigned long)map |
205                              (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
206 }
207
208 static bool bpf_map_key_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
209 {
210         return aux->map_key_state & BPF_MAP_KEY_POISON;
211 }
212
213 static bool bpf_map_key_unseen(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
214 {
215         return !(aux->map_key_state & BPF_MAP_KEY_SEEN);
216 }
217
218 static u64 bpf_map_key_immediate(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
219 {
220         return aux->map_key_state & ~(BPF_MAP_KEY_SEEN | BPF_MAP_KEY_POISON);
221 }
222
223 static void bpf_map_key_store(struct bpf_insn_aux_data *aux, u64 state)
224 {
225         bool poisoned = bpf_map_key_poisoned(aux);
226
227         aux->map_key_state = state | BPF_MAP_KEY_SEEN |
228                              (poisoned ? BPF_MAP_KEY_POISON : 0ULL);
229 }
230
231 static bool bpf_pseudo_call(const struct bpf_insn *insn)
232 {
233         return insn->code == (BPF_JMP | BPF_CALL) &&
234                insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL;
235 }
236
237 static bool bpf_pseudo_kfunc_call(const struct bpf_insn *insn)
238 {
239         return insn->code == (BPF_JMP | BPF_CALL) &&
240                insn->src_reg == BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL;
241 }
242
243 static bool bpf_pseudo_func(const struct bpf_insn *insn)
244 {
245         return insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW) &&
246                insn->src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC;
247 }
248
249 struct bpf_call_arg_meta {
250         struct bpf_map *map_ptr;
251         bool raw_mode;
252         bool pkt_access;
253         int regno;
254         int access_size;
255         int mem_size;
256         u64 msize_max_value;
257         int ref_obj_id;
258         int func_id;
259         struct btf *btf;
260         u32 btf_id;
261         struct btf *ret_btf;
262         u32 ret_btf_id;
263         u32 subprogno;
264 };
265
266 struct btf *btf_vmlinux;
267
268 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
269
270 static const struct bpf_line_info *
271 find_linfo(const struct bpf_verifier_env *env, u32 insn_off)
272 {
273         const struct bpf_line_info *linfo;
274         const struct bpf_prog *prog;
275         u32 i, nr_linfo;
276
277         prog = env->prog;
278         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
279
280         if (!nr_linfo || insn_off >= prog->len)
281                 return NULL;
282
283         linfo = prog->aux->linfo;
284         for (i = 1; i < nr_linfo; i++)
285                 if (insn_off < linfo[i].insn_off)
286                         break;
287
288         return &linfo[i - 1];
289 }
290
291 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
292                        va_list args)
293 {
294         unsigned int n;
295
296         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
297
298         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
299                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
300
301         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
302         log->kbuf[n] = '\0';
303
304         if (log->level == BPF_LOG_KERNEL) {
305                 pr_err("BPF:%s\n", log->kbuf);
306                 return;
307         }
308         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
309                 log->len_used += n;
310         else
311                 log->ubuf = NULL;
312 }
313
314 static void bpf_vlog_reset(struct bpf_verifier_log *log, u32 new_pos)
315 {
316         char zero = 0;
317
318         if (!bpf_verifier_log_needed(log))
319                 return;
320
321         log->len_used = new_pos;
322         if (put_user(zero, log->ubuf + new_pos))
323                 log->ubuf = NULL;
324 }
325
326 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
327  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
328  * so the user can figure out what's wrong with the program
329  */
330 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
331                                            const char *fmt, ...)
332 {
333         va_list args;
334
335         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
336                 return;
337
338         va_start(args, fmt);
339         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
340         va_end(args);
341 }
342 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
343
344 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
345 {
346         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
347         va_list args;
348
349         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
350                 return;
351
352         va_start(args, fmt);
353         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
354         va_end(args);
355 }
356
357 __printf(2, 3) void bpf_log(struct bpf_verifier_log *log,
358                             const char *fmt, ...)
359 {
360         va_list args;
361
362         if (!bpf_verifier_log_needed(log))
363                 return;
364
365         va_start(args, fmt);
366         bpf_verifier_vlog(log, fmt, args);
367         va_end(args);
368 }
369
370 static const char *ltrim(const char *s)
371 {
372         while (isspace(*s))
373                 s++;
374
375         return s;
376 }
377
378 __printf(3, 4) static void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
379                                          u32 insn_off,
380                                          const char *prefix_fmt, ...)
381 {
382         const struct bpf_line_info *linfo;
383
384         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
385                 return;
386
387         linfo = find_linfo(env, insn_off);
388         if (!linfo || linfo == env->prev_linfo)
389                 return;
390
391         if (prefix_fmt) {
392                 va_list args;
393
394                 va_start(args, prefix_fmt);
395                 bpf_verifier_vlog(&env->log, prefix_fmt, args);
396                 va_end(args);
397         }
398
399         verbose(env, "%s\n",
400                 ltrim(btf_name_by_offset(env->prog->aux->btf,
401                                          linfo->line_off)));
402
403         env->prev_linfo = linfo;
404 }
405
406 static void verbose_invalid_scalar(struct bpf_verifier_env *env,
407                                    struct bpf_reg_state *reg,
408                                    struct tnum *range, const char *ctx,
409                                    const char *reg_name)
410 {
411         char tn_buf[48];
412
413         verbose(env, "At %s the register %s ", ctx, reg_name);
414         if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
415                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
416                 verbose(env, "has value %s", tn_buf);
417         } else {
418                 verbose(env, "has unknown scalar value");
419         }
420         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), *range);
421         verbose(env, " should have been in %s\n", tn_buf);
422 }
423
424 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
425 {
426         return type == PTR_TO_PACKET ||
427                type == PTR_TO_PACKET_META;
428 }
429
430 static bool type_is_sk_pointer(enum bpf_reg_type type)
431 {
432         return type == PTR_TO_SOCKET ||
433                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON ||
434                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
435                 type == PTR_TO_XDP_SOCK;
436 }
437
438 static bool reg_type_not_null(enum bpf_reg_type type)
439 {
440         return type == PTR_TO_SOCKET ||
441                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
442                 type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
443                 type == PTR_TO_MAP_KEY ||
444                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON;
445 }
446
447 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
448 {
449         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
450                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
451                type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL ||
452                type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL ||
453                type == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL ||
454                type == PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
455                type == PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL ||
456                type == PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL;
457 }
458
459 static bool reg_may_point_to_spin_lock(const struct bpf_reg_state *reg)
460 {
461         return reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
462                 map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr);
463 }
464
465 static bool reg_type_may_be_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
466 {
467         return type == PTR_TO_SOCKET ||
468                 type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
469                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
470                 type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL ||
471                 type == PTR_TO_MEM ||
472                 type == PTR_TO_MEM_OR_NULL;
473 }
474
475 static bool arg_type_may_be_refcounted(enum bpf_arg_type type)
476 {
477         return type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON;
478 }
479
480 static bool arg_type_may_be_null(enum bpf_arg_type type)
481 {
482         return type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
483                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
484                type == ARG_PTR_TO_CTX_OR_NULL ||
485                type == ARG_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
486                type == ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM_OR_NULL ||
487                type == ARG_PTR_TO_STACK_OR_NULL;
488 }
489
490 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
491  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
492  * released by release_reference().
493  */
494 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
495 {
496         return func_id == BPF_FUNC_sk_release ||
497                func_id == BPF_FUNC_ringbuf_submit ||
498                func_id == BPF_FUNC_ringbuf_discard;
499 }
500
501 static bool may_be_acquire_function(enum bpf_func_id func_id)
502 {
503         return func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
504                 func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
505                 func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp ||
506                 func_id == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
507                 func_id == BPF_FUNC_ringbuf_reserve;
508 }
509
510 static bool is_acquire_function(enum bpf_func_id func_id,
511                                 const struct bpf_map *map)
512 {
513         enum bpf_map_type map_type = map ? map->map_type : BPF_MAP_TYPE_UNSPEC;
514
515         if (func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
516             func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
517             func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp ||
518             func_id == BPF_FUNC_ringbuf_reserve)
519                 return true;
520
521         if (func_id == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
522             (map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP ||
523              map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH))
524                 return true;
525
526         return false;
527 }
528
529 static bool is_ptr_cast_function(enum bpf_func_id func_id)
530 {
531         return func_id == BPF_FUNC_tcp_sock ||
532                 func_id == BPF_FUNC_sk_fullsock ||
533                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp_sock ||
534                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp6_sock ||
535                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_udp6_sock ||
536                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp_timewait_sock ||
537                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp_request_sock;
538 }
539
540 static bool is_cmpxchg_insn(const struct bpf_insn *insn)
541 {
542         return BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
543                BPF_MODE(insn->code) == BPF_ATOMIC &&
544                insn->imm == BPF_CMPXCHG;
545 }
546
547 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
548 static const char * const reg_type_str[] = {
549         [NOT_INIT]              = "?",
550         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
551         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
552         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
553         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
554         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
555         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
556         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
557         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
558         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
559         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
560         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
561         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
562         [PTR_TO_SOCK_COMMON]    = "sock_common",
563         [PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL] = "sock_common_or_null",
564         [PTR_TO_TCP_SOCK]       = "tcp_sock",
565         [PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL] = "tcp_sock_or_null",
566         [PTR_TO_TP_BUFFER]      = "tp_buffer",
567         [PTR_TO_XDP_SOCK]       = "xdp_sock",
568         [PTR_TO_BTF_ID]         = "ptr_",
569         [PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL] = "ptr_or_null_",
570         [PTR_TO_PERCPU_BTF_ID]  = "percpu_ptr_",
571         [PTR_TO_MEM]            = "mem",
572         [PTR_TO_MEM_OR_NULL]    = "mem_or_null",
573         [PTR_TO_RDONLY_BUF]     = "rdonly_buf",
574         [PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL] = "rdonly_buf_or_null",
575         [PTR_TO_RDWR_BUF]       = "rdwr_buf",
576         [PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL] = "rdwr_buf_or_null",
577         [PTR_TO_FUNC]           = "func",
578         [PTR_TO_MAP_KEY]        = "map_key",
579 };
580
581 static char slot_type_char[] = {
582         [STACK_INVALID] = '?',
583         [STACK_SPILL]   = 'r',
584         [STACK_MISC]    = 'm',
585         [STACK_ZERO]    = '0',
586 };
587
588 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
589                            enum bpf_reg_liveness live)
590 {
591         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN | REG_LIVE_DONE))
592             verbose(env, "_");
593         if (live & REG_LIVE_READ)
594                 verbose(env, "r");
595         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
596                 verbose(env, "w");
597         if (live & REG_LIVE_DONE)
598                 verbose(env, "D");
599 }
600
601 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
602                                    const struct bpf_reg_state *reg)
603 {
604         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
605
606         return cur->frame[reg->frameno];
607 }
608
609 static const char *kernel_type_name(const struct btf* btf, u32 id)
610 {
611         return btf_name_by_offset(btf, btf_type_by_id(btf, id)->name_off);
612 }
613
614 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
615                                  const struct bpf_func_state *state)
616 {
617         const struct bpf_reg_state *reg;
618         enum bpf_reg_type t;
619         int i;
620
621         if (state->frameno)
622                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
623         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
624                 reg = &state->regs[i];
625                 t = reg->type;
626                 if (t == NOT_INIT)
627                         continue;
628                 verbose(env, " R%d", i);
629                 print_liveness(env, reg->live);
630                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
631                 if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
632                         verbose(env, "P");
633                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
634                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
635                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
636                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
637                 } else {
638                         if (t == PTR_TO_BTF_ID ||
639                             t == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL ||
640                             t == PTR_TO_PERCPU_BTF_ID)
641                                 verbose(env, "%s", kernel_type_name(reg->btf, reg->btf_id));
642                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
643                         if (reg_type_may_be_refcounted_or_null(t))
644                                 verbose(env, ",ref_obj_id=%d", reg->ref_obj_id);
645                         if (t != SCALAR_VALUE)
646                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
647                         if (type_is_pkt_pointer(t))
648                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
649                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
650                                  t == PTR_TO_MAP_KEY ||
651                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
652                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
653                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
654                                         reg->map_ptr->key_size,
655                                         reg->map_ptr->value_size);
656                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
657                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
658                                  * could be a pointer whose offset is too big
659                                  * for reg->off
660                                  */
661                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
662                         } else {
663                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
664                                     reg->smin_value != S64_MIN)
665                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
666                                                 (long long)reg->smin_value);
667                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
668                                     reg->smax_value != S64_MAX)
669                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
670                                                 (long long)reg->smax_value);
671                                 if (reg->umin_value != 0)
672                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
673                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
674                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
675                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
676                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
677                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
678                                         char tn_buf[48];
679
680                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
681                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
682                                 }
683                                 if (reg->s32_min_value != reg->smin_value &&
684                                     reg->s32_min_value != S32_MIN)
685                                         verbose(env, ",s32_min_value=%d",
686                                                 (int)(reg->s32_min_value));
687                                 if (reg->s32_max_value != reg->smax_value &&
688                                     reg->s32_max_value != S32_MAX)
689                                         verbose(env, ",s32_max_value=%d",
690                                                 (int)(reg->s32_max_value));
691                                 if (reg->u32_min_value != reg->umin_value &&
692                                     reg->u32_min_value != U32_MIN)
693                                         verbose(env, ",u32_min_value=%d",
694                                                 (int)(reg->u32_min_value));
695                                 if (reg->u32_max_value != reg->umax_value &&
696                                     reg->u32_max_value != U32_MAX)
697                                         verbose(env, ",u32_max_value=%d",
698                                                 (int)(reg->u32_max_value));
699                         }
700                         verbose(env, ")");
701                 }
702         }
703         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
704                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
705                 bool valid = false;
706                 int j;
707
708                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
709                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
710                                 valid = true;
711                         types_buf[j] = slot_type_char[
712                                         state->stack[i].slot_type[j]];
713                 }
714                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
715                 if (!valid)
716                         continue;
717                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
718                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
719                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL) {
720                         reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
721                         t = reg->type;
722                         verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
723                         if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
724                                 verbose(env, "P");
725                         if (t == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off))
726                                 verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
727                 } else {
728                         verbose(env, "=%s", types_buf);
729                 }
730         }
731         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
732                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
733                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
734                         if (state->refs[i].id)
735                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
736         }
737         verbose(env, "\n");
738 }
739
740 #define COPY_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                         \
741 static int copy_##NAME##_state(struct bpf_func_state *dst,              \
742                                const struct bpf_func_state *src)        \
743 {                                                                       \
744         if (!src->FIELD)                                                \
745                 return 0;                                               \
746         if (WARN_ON_ONCE(dst->COUNT < src->COUNT)) {                    \
747                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */ \
748                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));                           \
749                 return -EFAULT;                                         \
750         }                                                               \
751         memcpy(dst->FIELD, src->FIELD,                                  \
752                sizeof(*src->FIELD) * (src->COUNT / SIZE));              \
753         return 0;                                                       \
754 }
755 /* copy_reference_state() */
756 COPY_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
757 /* copy_stack_state() */
758 COPY_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
759 #undef COPY_STATE_FN
760
761 #define REALLOC_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                      \
762 static int realloc_##NAME##_state(struct bpf_func_state *state, int size, \
763                                   bool copy_old)                        \
764 {                                                                       \
765         u32 old_size = state->COUNT;                                    \
766         struct bpf_##NAME##_state *new_##FIELD;                         \
767         int slot = size / SIZE;                                         \
768                                                                         \
769         if (size <= old_size || !size) {                                \
770                 if (copy_old)                                           \
771                         return 0;                                       \
772                 state->COUNT = slot * SIZE;                             \
773                 if (!size && old_size) {                                \
774                         kfree(state->FIELD);                            \
775                         state->FIELD = NULL;                            \
776                 }                                                       \
777                 return 0;                                               \
778         }                                                               \
779         new_##FIELD = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_##NAME##_state), \
780                                     GFP_KERNEL);                        \
781         if (!new_##FIELD)                                               \
782                 return -ENOMEM;                                         \
783         if (copy_old) {                                                 \
784                 if (state->FIELD)                                       \
785                         memcpy(new_##FIELD, state->FIELD,               \
786                                sizeof(*new_##FIELD) * (old_size / SIZE)); \
787                 memset(new_##FIELD + old_size / SIZE, 0,                \
788                        sizeof(*new_##FIELD) * (size - old_size) / SIZE); \
789         }                                                               \
790         state->COUNT = slot * SIZE;                                     \
791         kfree(state->FIELD);                                            \
792         state->FIELD = new_##FIELD;                                     \
793         return 0;                                                       \
794 }
795 /* realloc_reference_state() */
796 REALLOC_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
797 /* realloc_stack_state() */
798 REALLOC_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
799 #undef REALLOC_STATE_FN
800
801 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
802  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
803  * the program calls into realloc_func_state() to grow the stack size.
804  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
805  * which realloc_stack_state() copies over. It points to previous
806  * bpf_verifier_state which is never reallocated.
807  */
808 static int realloc_func_state(struct bpf_func_state *state, int stack_size,
809                               int refs_size, bool copy_old)
810 {
811         int err = realloc_reference_state(state, refs_size, copy_old);
812         if (err)
813                 return err;
814         return realloc_stack_state(state, stack_size, copy_old);
815 }
816
817 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
818  * this new pointer reference.
819  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
820  * On failure, returns a negative errno.
821  */
822 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
823 {
824         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
825         int new_ofs = state->acquired_refs;
826         int id, err;
827
828         err = realloc_reference_state(state, state->acquired_refs + 1, true);
829         if (err)
830                 return err;
831         id = ++env->id_gen;
832         state->refs[new_ofs].id = id;
833         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
834
835         return id;
836 }
837
838 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
839 static int release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
840 {
841         int i, last_idx;
842
843         last_idx = state->acquired_refs - 1;
844         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
845                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
846                         if (last_idx && i != last_idx)
847                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
848                                        sizeof(*state->refs));
849                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
850                         state->acquired_refs--;
851                         return 0;
852                 }
853         }
854         return -EINVAL;
855 }
856
857 static int transfer_reference_state(struct bpf_func_state *dst,
858                                     struct bpf_func_state *src)
859 {
860         int err = realloc_reference_state(dst, src->acquired_refs, false);
861         if (err)
862                 return err;
863         err = copy_reference_state(dst, src);
864         if (err)
865                 return err;
866         return 0;
867 }
868
869 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
870 {
871         if (!state)
872                 return;
873         kfree(state->refs);
874         kfree(state->stack);
875         kfree(state);
876 }
877
878 static void clear_jmp_history(struct bpf_verifier_state *state)
879 {
880         kfree(state->jmp_history);
881         state->jmp_history = NULL;
882         state->jmp_history_cnt = 0;
883 }
884
885 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
886                                 bool free_self)
887 {
888         int i;
889
890         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
891                 free_func_state(state->frame[i]);
892                 state->frame[i] = NULL;
893         }
894         clear_jmp_history(state);
895         if (free_self)
896                 kfree(state);
897 }
898
899 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
900  * when necessary to accommodate larger src stack
901  */
902 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
903                            const struct bpf_func_state *src)
904 {
905         int err;
906
907         err = realloc_func_state(dst, src->allocated_stack, src->acquired_refs,
908                                  false);
909         if (err)
910                 return err;
911         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
912         err = copy_reference_state(dst, src);
913         if (err)
914                 return err;
915         return copy_stack_state(dst, src);
916 }
917
918 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
919                                const struct bpf_verifier_state *src)
920 {
921         struct bpf_func_state *dst;
922         u32 jmp_sz = sizeof(struct bpf_idx_pair) * src->jmp_history_cnt;
923         int i, err;
924
925         if (dst_state->jmp_history_cnt < src->jmp_history_cnt) {
926                 kfree(dst_state->jmp_history);
927                 dst_state->jmp_history = kmalloc(jmp_sz, GFP_USER);
928                 if (!dst_state->jmp_history)
929                         return -ENOMEM;
930         }
931         memcpy(dst_state->jmp_history, src->jmp_history, jmp_sz);
932         dst_state->jmp_history_cnt = src->jmp_history_cnt;
933
934         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
935         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
936                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
937                 dst_state->frame[i] = NULL;
938         }
939         dst_state->speculative = src->speculative;
940         dst_state->curframe = src->curframe;
941         dst_state->active_spin_lock = src->active_spin_lock;
942         dst_state->branches = src->branches;
943         dst_state->parent = src->parent;
944         dst_state->first_insn_idx = src->first_insn_idx;
945         dst_state->last_insn_idx = src->last_insn_idx;
946         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
947                 dst = dst_state->frame[i];
948                 if (!dst) {
949                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
950                         if (!dst)
951                                 return -ENOMEM;
952                         dst_state->frame[i] = dst;
953                 }
954                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
955                 if (err)
956                         return err;
957         }
958         return 0;
959 }
960
961 static void update_branch_counts(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_verifier_state *st)
962 {
963         while (st) {
964                 u32 br = --st->branches;
965
966                 /* WARN_ON(br > 1) technically makes sense here,
967                  * but see comment in push_stack(), hence:
968                  */
969                 WARN_ONCE((int)br < 0,
970                           "BUG update_branch_counts:branches_to_explore=%d\n",
971                           br);
972                 if (br)
973                         break;
974                 st = st->parent;
975         }
976 }
977
978 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
979                      int *insn_idx, bool pop_log)
980 {
981         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
982         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
983         int err;
984
985         if (env->head == NULL)
986                 return -ENOENT;
987
988         if (cur) {
989                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
990                 if (err)
991                         return err;
992         }
993         if (pop_log)
994                 bpf_vlog_reset(&env->log, head->log_pos);
995         if (insn_idx)
996                 *insn_idx = head->insn_idx;
997         if (prev_insn_idx)
998                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
999         elem = head->next;
1000         free_verifier_state(&head->st, false);
1001         kfree(head);
1002         env->head = elem;
1003         env->stack_size--;
1004         return 0;
1005 }
1006
1007 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
1008                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
1009                                              bool speculative)
1010 {
1011         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
1012         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
1013         int err;
1014
1015         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
1016         if (!elem)
1017                 goto err;
1018
1019         elem->insn_idx = insn_idx;
1020         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
1021         elem->next = env->head;
1022         elem->log_pos = env->log.len_used;
1023         env->head = elem;
1024         env->stack_size++;
1025         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
1026         if (err)
1027                 goto err;
1028         elem->st.speculative |= speculative;
1029         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ) {
1030                 verbose(env, "The sequence of %d jumps is too complex.\n",
1031                         env->stack_size);
1032                 goto err;
1033         }
1034         if (elem->st.parent) {
1035                 ++elem->st.parent->branches;
1036                 /* WARN_ON(branches > 2) technically makes sense here,
1037                  * but
1038                  * 1. speculative states will bump 'branches' for non-branch
1039                  * instructions
1040                  * 2. is_state_visited() heuristics may decide not to create
1041                  * a new state for a sequence of branches and all such current
1042                  * and cloned states will be pointing to a single parent state
1043                  * which might have large 'branches' count.
1044                  */
1045         }
1046         return &elem->st;
1047 err:
1048         free_verifier_state(env->cur_state, true);
1049         env->cur_state = NULL;
1050         /* pop all elements and return */
1051         while (!pop_stack(env, NULL, NULL, false));
1052         return NULL;
1053 }
1054
1055 #define CALLER_SAVED_REGS 6
1056 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
1057         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
1058 };
1059
1060 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
1061                                 struct bpf_reg_state *reg);
1062
1063 /* This helper doesn't clear reg->id */
1064 static void ___mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
1065 {
1066         reg->var_off = tnum_const(imm);
1067         reg->smin_value = (s64)imm;
1068         reg->smax_value = (s64)imm;
1069         reg->umin_value = imm;
1070         reg->umax_value = imm;
1071
1072         reg->s32_min_value = (s32)imm;
1073         reg->s32_max_value = (s32)imm;
1074         reg->u32_min_value = (u32)imm;
1075         reg->u32_max_value = (u32)imm;
1076 }
1077
1078 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
1079  * known to have the value @imm.
1080  */
1081 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
1082 {
1083         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
1084         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
1085                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
1086         ___mark_reg_known(reg, imm);
1087 }
1088
1089 static void __mark_reg32_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
1090 {
1091         reg->var_off = tnum_const_subreg(reg->var_off, imm);
1092         reg->s32_min_value = (s32)imm;
1093         reg->s32_max_value = (s32)imm;
1094         reg->u32_min_value = (u32)imm;
1095         reg->u32_max_value = (u32)imm;
1096 }
1097
1098 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
1099  * used only on registers holding a pointer type.
1100  */
1101 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
1102 {
1103         __mark_reg_known(reg, 0);
1104 }
1105
1106 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
1107 {
1108         __mark_reg_known(reg, 0);
1109         reg->type = SCALAR_VALUE;
1110 }
1111
1112 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
1113                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1114 {
1115         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1116                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
1117                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
1118                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
1119                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1120                 return;
1121         }
1122         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
1123 }
1124
1125 static void mark_ptr_not_null_reg(struct bpf_reg_state *reg)
1126 {
1127         switch (reg->type) {
1128         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL: {
1129                 const struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
1130
1131                 if (map->inner_map_meta) {
1132                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
1133                         reg->map_ptr = map->inner_map_meta;
1134                 } else if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_XSKMAP) {
1135                         reg->type = PTR_TO_XDP_SOCK;
1136                 } else if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP ||
1137                            map->map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH) {
1138                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
1139                 } else {
1140                         reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
1141                 }
1142                 break;
1143         }
1144         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1145                 reg->type = PTR_TO_SOCKET;
1146                 break;
1147         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
1148                 reg->type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
1149                 break;
1150         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
1151                 reg->type = PTR_TO_TCP_SOCK;
1152                 break;
1153         case PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL:
1154                 reg->type = PTR_TO_BTF_ID;
1155                 break;
1156         case PTR_TO_MEM_OR_NULL:
1157                 reg->type = PTR_TO_MEM;
1158                 break;
1159         case PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL:
1160                 reg->type = PTR_TO_RDONLY_BUF;
1161                 break;
1162         case PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL:
1163                 reg->type = PTR_TO_RDWR_BUF;
1164                 break;
1165         default:
1166                 WARN_ONCE(1, "unknown nullable register type");
1167         }
1168 }
1169
1170 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
1171 {
1172         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
1173 }
1174
1175 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
1176 {
1177         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
1178                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
1179 }
1180
1181 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
1182 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
1183                                     enum bpf_reg_type which)
1184 {
1185         /* The register can already have a range from prior markings.
1186          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
1187          * origin.
1188          */
1189         return reg->type == which &&
1190                reg->id == 0 &&
1191                reg->off == 0 &&
1192                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1193 }
1194
1195 /* Reset the min/max bounds of a register */
1196 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1197 {
1198         reg->smin_value = S64_MIN;
1199         reg->smax_value = S64_MAX;
1200         reg->umin_value = 0;
1201         reg->umax_value = U64_MAX;
1202
1203         reg->s32_min_value = S32_MIN;
1204         reg->s32_max_value = S32_MAX;
1205         reg->u32_min_value = 0;
1206         reg->u32_max_value = U32_MAX;
1207 }
1208
1209 static void __mark_reg64_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1210 {
1211         reg->smin_value = S64_MIN;
1212         reg->smax_value = S64_MAX;
1213         reg->umin_value = 0;
1214         reg->umax_value = U64_MAX;
1215 }
1216
1217 static void __mark_reg32_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1218 {
1219         reg->s32_min_value = S32_MIN;
1220         reg->s32_max_value = S32_MAX;
1221         reg->u32_min_value = 0;
1222         reg->u32_max_value = U32_MAX;
1223 }
1224
1225 static void __update_reg32_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1226 {
1227         struct tnum var32_off = tnum_subreg(reg->var_off);
1228
1229         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
1230         reg->s32_min_value = max_t(s32, reg->s32_min_value,
1231                         var32_off.value | (var32_off.mask & S32_MIN));
1232         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
1233         reg->s32_max_value = min_t(s32, reg->s32_max_value,
1234                         var32_off.value | (var32_off.mask & S32_MAX));
1235         reg->u32_min_value = max_t(u32, reg->u32_min_value, (u32)var32_off.value);
1236         reg->u32_max_value = min(reg->u32_max_value,
1237                                  (u32)(var32_off.value | var32_off.mask));
1238 }
1239
1240 static void __update_reg64_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1241 {
1242         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
1243         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
1244                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
1245         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
1246         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
1247                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
1248         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
1249         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
1250                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
1251 }
1252
1253 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1254 {
1255         __update_reg32_bounds(reg);
1256         __update_reg64_bounds(reg);
1257 }
1258
1259 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
1260 static void __reg32_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1261 {
1262         /* Learn sign from signed bounds.
1263          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
1264          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
1265          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
1266          */
1267         if (reg->s32_min_value >= 0 || reg->s32_max_value < 0) {
1268                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value =
1269                         max_t(u32, reg->s32_min_value, reg->u32_min_value);
1270                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value =
1271                         min_t(u32, reg->s32_max_value, reg->u32_max_value);
1272                 return;
1273         }
1274         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
1275          * boundary, so we must be careful.
1276          */
1277         if ((s32)reg->u32_max_value >= 0) {
1278                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
1279                  * is positive, hence safe.
1280                  */
1281                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value;
1282                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value =
1283                         min_t(u32, reg->s32_max_value, reg->u32_max_value);
1284         } else if ((s32)reg->u32_min_value < 0) {
1285                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
1286                  * is negative, hence safe.
1287                  */
1288                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value =
1289                         max_t(u32, reg->s32_min_value, reg->u32_min_value);
1290                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value;
1291         }
1292 }
1293
1294 static void __reg64_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1295 {
1296         /* Learn sign from signed bounds.
1297          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
1298          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
1299          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
1300          */
1301         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
1302                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1303                                                           reg->umin_value);
1304                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1305                                                           reg->umax_value);
1306                 return;
1307         }
1308         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
1309          * boundary, so we must be careful.
1310          */
1311         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
1312                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
1313                  * is positive, hence safe.
1314                  */
1315                 reg->smin_value = reg->umin_value;
1316                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1317                                                           reg->umax_value);
1318         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
1319                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
1320                  * is negative, hence safe.
1321                  */
1322                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1323                                                           reg->umin_value);
1324                 reg->smax_value = reg->umax_value;
1325         }
1326 }
1327
1328 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1329 {
1330         __reg32_deduce_bounds(reg);
1331         __reg64_deduce_bounds(reg);
1332 }
1333
1334 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
1335 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
1336 {
1337         struct tnum var64_off = tnum_intersect(reg->var_off,
1338                                                tnum_range(reg->umin_value,
1339                                                           reg->umax_value));
1340         struct tnum var32_off = tnum_intersect(tnum_subreg(reg->var_off),
1341                                                 tnum_range(reg->u32_min_value,
1342                                                            reg->u32_max_value));
1343
1344         reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(var64_off), var32_off);
1345 }
1346
1347 static void __reg_assign_32_into_64(struct bpf_reg_state *reg)
1348 {
1349         reg->umin_value = reg->u32_min_value;
1350         reg->umax_value = reg->u32_max_value;
1351         /* Attempt to pull 32-bit signed bounds into 64-bit bounds
1352          * but must be positive otherwise set to worse case bounds
1353          * and refine later from tnum.
1354          */
1355         if (reg->s32_min_value >= 0 && reg->s32_max_value >= 0)
1356                 reg->smax_value = reg->s32_max_value;
1357         else
1358                 reg->smax_value = U32_MAX;
1359         if (reg->s32_min_value >= 0)
1360                 reg->smin_value = reg->s32_min_value;
1361         else
1362                 reg->smin_value = 0;
1363 }
1364
1365 static void __reg_combine_32_into_64(struct bpf_reg_state *reg)
1366 {
1367         /* special case when 64-bit register has upper 32-bit register
1368          * zeroed. Typically happens after zext or <<32, >>32 sequence
1369          * allowing us to use 32-bit bounds directly,
1370          */
1371         if (tnum_equals_const(tnum_clear_subreg(reg->var_off), 0)) {
1372                 __reg_assign_32_into_64(reg);
1373         } else {
1374                 /* Otherwise the best we can do is push lower 32bit known and
1375                  * unknown bits into register (var_off set from jmp logic)
1376                  * then learn as much as possible from the 64-bit tnum
1377                  * known and unknown bits. The previous smin/smax bounds are
1378                  * invalid here because of jmp32 compare so mark them unknown
1379                  * so they do not impact tnum bounds calculation.
1380                  */
1381                 __mark_reg64_unbounded(reg);
1382                 __update_reg_bounds(reg);
1383         }
1384
1385         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
1386          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
1387          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
1388          */
1389         __reg_deduce_bounds(reg);
1390         __reg_bound_offset(reg);
1391         __update_reg_bounds(reg);
1392 }
1393
1394 static bool __reg64_bound_s32(s64 a)
1395 {
1396         return a > S32_MIN && a < S32_MAX;
1397 }
1398
1399 static bool __reg64_bound_u32(u64 a)
1400 {
1401         return a > U32_MIN && a < U32_MAX;
1402 }
1403
1404 static void __reg_combine_64_into_32(struct bpf_reg_state *reg)
1405 {
1406         __mark_reg32_unbounded(reg);
1407
1408         if (__reg64_bound_s32(reg->smin_value) && __reg64_bound_s32(reg->smax_value)) {
1409                 reg->s32_min_value = (s32)reg->smin_value;
1410                 reg->s32_max_value = (s32)reg->smax_value;
1411         }
1412         if (__reg64_bound_u32(reg->umin_value) && __reg64_bound_u32(reg->umax_value)) {
1413                 reg->u32_min_value = (u32)reg->umin_value;
1414                 reg->u32_max_value = (u32)reg->umax_value;
1415         }
1416
1417         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
1418          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
1419          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
1420          */
1421         __reg_deduce_bounds(reg);
1422         __reg_bound_offset(reg);
1423         __update_reg_bounds(reg);
1424 }
1425
1426 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
1427 static void __mark_reg_unknown(const struct bpf_verifier_env *env,
1428                                struct bpf_reg_state *reg)
1429 {
1430         /*
1431          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
1432          * padding between 'type' and union
1433          */
1434         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
1435         reg->type = SCALAR_VALUE;
1436         reg->var_off = tnum_unknown;
1437         reg->frameno = 0;
1438         reg->precise = env->subprog_cnt > 1 || !env->bpf_capable;
1439         __mark_reg_unbounded(reg);
1440 }
1441
1442 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1443                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1444 {
1445         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1446                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
1447                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1448                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1449                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1450                 return;
1451         }
1452         __mark_reg_unknown(env, regs + regno);
1453 }
1454
1455 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
1456                                 struct bpf_reg_state *reg)
1457 {
1458         __mark_reg_unknown(env, reg);
1459         reg->type = NOT_INIT;
1460 }
1461
1462 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
1463                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1464 {
1465         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1466                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
1467                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1468                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1469                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1470                 return;
1471         }
1472         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1473 }
1474
1475 static void mark_btf_ld_reg(struct bpf_verifier_env *env,
1476                             struct bpf_reg_state *regs, u32 regno,
1477                             enum bpf_reg_type reg_type,
1478                             struct btf *btf, u32 btf_id)
1479 {
1480         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
1481                 mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1482                 return;
1483         }
1484         mark_reg_known_zero(env, regs, regno);
1485         regs[regno].type = PTR_TO_BTF_ID;
1486         regs[regno].btf = btf;
1487         regs[regno].btf_id = btf_id;
1488 }
1489
1490 #define DEF_NOT_SUBREG  (0)
1491 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
1492                            struct bpf_func_state *state)
1493 {
1494         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1495         int i;
1496
1497         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
1498                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
1499                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
1500                 regs[i].parent = NULL;
1501                 regs[i].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1502         }
1503
1504         /* frame pointer */
1505         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
1506         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
1507         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
1508 }
1509
1510 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1511 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1512                             struct bpf_func_state *state,
1513                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1514 {
1515         state->callsite = callsite;
1516         state->frameno = frameno;
1517         state->subprogno = subprogno;
1518         init_reg_state(env, state);
1519 }
1520
1521 enum reg_arg_type {
1522         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1523         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1524         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1525 };
1526
1527 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1528 {
1529         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1530                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1531 }
1532
1533 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1534 {
1535         struct bpf_subprog_info *p;
1536
1537         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1538                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1539         if (!p)
1540                 return -ENOENT;
1541         return p - env->subprog_info;
1542
1543 }
1544
1545 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1546 {
1547         int insn_cnt = env->prog->len;
1548         int ret;
1549
1550         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1551                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1552                 return -EINVAL;
1553         }
1554         ret = find_subprog(env, off);
1555         if (ret >= 0)
1556                 return ret;
1557         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1558                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1559                 return -E2BIG;
1560         }
1561         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1562         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1563         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1564              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1565         return env->subprog_cnt - 1;
1566 }
1567
1568 struct bpf_kfunc_desc {
1569         struct btf_func_model func_model;
1570         u32 func_id;
1571         s32 imm;
1572 };
1573
1574 #define MAX_KFUNC_DESCS 256
1575 struct bpf_kfunc_desc_tab {
1576         struct bpf_kfunc_desc descs[MAX_KFUNC_DESCS];
1577         u32 nr_descs;
1578 };
1579
1580 static int kfunc_desc_cmp_by_id(const void *a, const void *b)
1581 {
1582         const struct bpf_kfunc_desc *d0 = a;
1583         const struct bpf_kfunc_desc *d1 = b;
1584
1585         /* func_id is not greater than BTF_MAX_TYPE */
1586         return d0->func_id - d1->func_id;
1587 }
1588
1589 static const struct bpf_kfunc_desc *
1590 find_kfunc_desc(const struct bpf_prog *prog, u32 func_id)
1591 {
1592         struct bpf_kfunc_desc desc = {
1593                 .func_id = func_id,
1594         };
1595         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1596
1597         tab = prog->aux->kfunc_tab;
1598         return bsearch(&desc, tab->descs, tab->nr_descs,
1599                        sizeof(tab->descs[0]), kfunc_desc_cmp_by_id);
1600 }
1601
1602 static int add_kfunc_call(struct bpf_verifier_env *env, u32 func_id)
1603 {
1604         const struct btf_type *func, *func_proto;
1605         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1606         struct bpf_prog_aux *prog_aux;
1607         struct bpf_kfunc_desc *desc;
1608         const char *func_name;
1609         unsigned long addr;
1610         int err;
1611
1612         prog_aux = env->prog->aux;
1613         tab = prog_aux->kfunc_tab;
1614         if (!tab) {
1615                 if (!btf_vmlinux) {
1616                         verbose(env, "calling kernel function is not supported without CONFIG_DEBUG_INFO_BTF\n");
1617                         return -ENOTSUPP;
1618                 }
1619
1620                 if (!env->prog->jit_requested) {
1621                         verbose(env, "JIT is required for calling kernel function\n");
1622                         return -ENOTSUPP;
1623                 }
1624
1625                 if (!bpf_jit_supports_kfunc_call()) {
1626                         verbose(env, "JIT does not support calling kernel function\n");
1627                         return -ENOTSUPP;
1628                 }
1629
1630                 if (!env->prog->gpl_compatible) {
1631                         verbose(env, "cannot call kernel function from non-GPL compatible program\n");
1632                         return -EINVAL;
1633                 }
1634
1635                 tab = kzalloc(sizeof(*tab), GFP_KERNEL);
1636                 if (!tab)
1637                         return -ENOMEM;
1638                 prog_aux->kfunc_tab = tab;
1639         }
1640
1641         if (find_kfunc_desc(env->prog, func_id))
1642                 return 0;
1643
1644         if (tab->nr_descs == MAX_KFUNC_DESCS) {
1645                 verbose(env, "too many different kernel function calls\n");
1646                 return -E2BIG;
1647         }
1648
1649         func = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func_id);
1650         if (!func || !btf_type_is_func(func)) {
1651                 verbose(env, "kernel btf_id %u is not a function\n",
1652                         func_id);
1653                 return -EINVAL;
1654         }
1655         func_proto = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func->type);
1656         if (!func_proto || !btf_type_is_func_proto(func_proto)) {
1657                 verbose(env, "kernel function btf_id %u does not have a valid func_proto\n",
1658                         func_id);
1659                 return -EINVAL;
1660         }
1661
1662         func_name = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, func->name_off);
1663         addr = kallsyms_lookup_name(func_name);
1664         if (!addr) {
1665                 verbose(env, "cannot find address for kernel function %s\n",
1666                         func_name);
1667                 return -EINVAL;
1668         }
1669
1670         desc = &tab->descs[tab->nr_descs++];
1671         desc->func_id = func_id;
1672         desc->imm = BPF_CAST_CALL(addr) - __bpf_call_base;
1673         err = btf_distill_func_proto(&env->log, btf_vmlinux,
1674                                      func_proto, func_name,
1675                                      &desc->func_model);
1676         if (!err)
1677                 sort(tab->descs, tab->nr_descs, sizeof(tab->descs[0]),
1678                      kfunc_desc_cmp_by_id, NULL);
1679         return err;
1680 }
1681
1682 static int kfunc_desc_cmp_by_imm(const void *a, const void *b)
1683 {
1684         const struct bpf_kfunc_desc *d0 = a;
1685         const struct bpf_kfunc_desc *d1 = b;
1686
1687         if (d0->imm > d1->imm)
1688                 return 1;
1689         else if (d0->imm < d1->imm)
1690                 return -1;
1691         return 0;
1692 }
1693
1694 static void sort_kfunc_descs_by_imm(struct bpf_prog *prog)
1695 {
1696         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1697
1698         tab = prog->aux->kfunc_tab;
1699         if (!tab)
1700                 return;
1701
1702         sort(tab->descs, tab->nr_descs, sizeof(tab->descs[0]),
1703              kfunc_desc_cmp_by_imm, NULL);
1704 }
1705
1706 bool bpf_prog_has_kfunc_call(const struct bpf_prog *prog)
1707 {
1708         return !!prog->aux->kfunc_tab;
1709 }
1710
1711 const struct btf_func_model *
1712 bpf_jit_find_kfunc_model(const struct bpf_prog *prog,
1713                          const struct bpf_insn *insn)
1714 {
1715         const struct bpf_kfunc_desc desc = {
1716                 .imm = insn->imm,
1717         };
1718         const struct bpf_kfunc_desc *res;
1719         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1720
1721         tab = prog->aux->kfunc_tab;
1722         res = bsearch(&desc, tab->descs, tab->nr_descs,
1723                       sizeof(tab->descs[0]), kfunc_desc_cmp_by_imm);
1724
1725         return res ? &res->func_model : NULL;
1726 }
1727
1728 static int add_subprog_and_kfunc(struct bpf_verifier_env *env)
1729 {
1730         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1731         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1732         int i, ret, insn_cnt = env->prog->len;
1733
1734         /* Add entry function. */
1735         ret = add_subprog(env, 0);
1736         if (ret)
1737                 return ret;
1738
1739         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
1740                 if (!bpf_pseudo_func(insn) && !bpf_pseudo_call(insn) &&
1741                     !bpf_pseudo_kfunc_call(insn))
1742                         continue;
1743
1744                 if (!env->bpf_capable) {
1745                         verbose(env, "loading/calling other bpf or kernel functions are allowed for CAP_BPF and CAP_SYS_ADMIN\n");
1746                         return -EPERM;
1747                 }
1748
1749                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
1750                         ret = add_subprog(env, i + insn->imm + 1);
1751                         if (ret >= 0)
1752                                 /* remember subprog */
1753                                 insn[1].imm = ret;
1754                 } else if (bpf_pseudo_call(insn)) {
1755                         ret = add_subprog(env, i + insn->imm + 1);
1756                 } else {
1757                         ret = add_kfunc_call(env, insn->imm);
1758                 }
1759
1760                 if (ret < 0)
1761                         return ret;
1762         }
1763
1764         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1765          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1766          */
1767         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1768
1769         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
1770                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1771                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1772
1773         return 0;
1774 }
1775
1776 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1777 {
1778         int i, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1779         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1780         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1781         int insn_cnt = env->prog->len;
1782
1783         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1784         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1785         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1786         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1787                 u8 code = insn[i].code;
1788
1789                 if (code == (BPF_JMP | BPF_CALL) &&
1790                     insn[i].imm == BPF_FUNC_tail_call &&
1791                     insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1792                         subprog[cur_subprog].has_tail_call = true;
1793                 if (BPF_CLASS(code) == BPF_LD &&
1794                     (BPF_MODE(code) == BPF_ABS || BPF_MODE(code) == BPF_IND))
1795                         subprog[cur_subprog].has_ld_abs = true;
1796                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP && BPF_CLASS(code) != BPF_JMP32)
1797                         goto next;
1798                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1799                         goto next;
1800                 off = i + insn[i].off + 1;
1801                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1802                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1803                         return -EINVAL;
1804                 }
1805 next:
1806                 if (i == subprog_end - 1) {
1807                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1808                          * the last insn of the subprog should be either exit
1809                          * or unconditional jump back
1810                          */
1811                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1812                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1813                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1814                                 return -EINVAL;
1815                         }
1816                         subprog_start = subprog_end;
1817                         cur_subprog++;
1818                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1819                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1820                 }
1821         }
1822         return 0;
1823 }
1824
1825 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1826  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1827  */
1828 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1829                          const struct bpf_reg_state *state,
1830                          struct bpf_reg_state *parent, u8 flag)
1831 {
1832         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1833         int cnt = 0;
1834
1835         while (parent) {
1836                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1837                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1838                         break;
1839                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1840                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1841                                 reg_type_str[parent->type],
1842                                 parent->var_off.value, parent->off);
1843                         return -EFAULT;
1844                 }
1845                 /* The first condition is more likely to be true than the
1846                  * second, checked it first.
1847                  */
1848                 if ((parent->live & REG_LIVE_READ) == flag ||
1849                     parent->live & REG_LIVE_READ64)
1850                         /* The parentage chain never changes and
1851                          * this parent was already marked as LIVE_READ.
1852                          * There is no need to keep walking the chain again and
1853                          * keep re-marking all parents as LIVE_READ.
1854                          * This case happens when the same register is read
1855                          * multiple times without writes into it in-between.
1856                          * Also, if parent has the stronger REG_LIVE_READ64 set,
1857                          * then no need to set the weak REG_LIVE_READ32.
1858                          */
1859                         break;
1860                 /* ... then we depend on parent's value */
1861                 parent->live |= flag;
1862                 /* REG_LIVE_READ64 overrides REG_LIVE_READ32. */
1863                 if (flag == REG_LIVE_READ64)
1864                         parent->live &= ~REG_LIVE_READ32;
1865                 state = parent;
1866                 parent = state->parent;
1867                 writes = true;
1868                 cnt++;
1869         }
1870
1871         if (env->longest_mark_read_walk < cnt)
1872                 env->longest_mark_read_walk = cnt;
1873         return 0;
1874 }
1875
1876 /* This function is supposed to be used by the following 32-bit optimization
1877  * code only. It returns TRUE if the source or destination register operates
1878  * on 64-bit, otherwise return FALSE.
1879  */
1880 static bool is_reg64(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
1881                      u32 regno, struct bpf_reg_state *reg, enum reg_arg_type t)
1882 {
1883         u8 code, class, op;
1884
1885         code = insn->code;
1886         class = BPF_CLASS(code);
1887         op = BPF_OP(code);
1888         if (class == BPF_JMP) {
1889                 /* BPF_EXIT for "main" will reach here. Return TRUE
1890                  * conservatively.
1891                  */
1892                 if (op == BPF_EXIT)
1893                         return true;
1894                 if (op == BPF_CALL) {
1895                         /* BPF to BPF call will reach here because of marking
1896                          * caller saved clobber with DST_OP_NO_MARK for which we
1897                          * don't care the register def because they are anyway
1898                          * marked as NOT_INIT already.
1899                          */
1900                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1901                                 return false;
1902                         /* Helper call will reach here because of arg type
1903                          * check, conservatively return TRUE.
1904                          */
1905                         if (t == SRC_OP)
1906                                 return true;
1907
1908                         return false;
1909                 }
1910         }
1911
1912         if (class == BPF_ALU64 || class == BPF_JMP ||
1913             /* BPF_END always use BPF_ALU class. */
1914             (class == BPF_ALU && op == BPF_END && insn->imm == 64))
1915                 return true;
1916
1917         if (class == BPF_ALU || class == BPF_JMP32)
1918                 return false;
1919
1920         if (class == BPF_LDX) {
1921                 if (t != SRC_OP)
1922                         return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1923                 /* LDX source must be ptr. */
1924                 return true;
1925         }
1926
1927         if (class == BPF_STX) {
1928                 /* BPF_STX (including atomic variants) has multiple source
1929                  * operands, one of which is a ptr. Check whether the caller is
1930                  * asking about it.
1931                  */
1932                 if (t == SRC_OP && reg->type != SCALAR_VALUE)
1933                         return true;
1934                 return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1935         }
1936
1937         if (class == BPF_LD) {
1938                 u8 mode = BPF_MODE(code);
1939
1940                 /* LD_IMM64 */
1941                 if (mode == BPF_IMM)
1942                         return true;
1943
1944                 /* Both LD_IND and LD_ABS return 32-bit data. */
1945                 if (t != SRC_OP)
1946                         return  false;
1947
1948                 /* Implicit ctx ptr. */
1949                 if (regno == BPF_REG_6)
1950                         return true;
1951
1952                 /* Explicit source could be any width. */
1953                 return true;
1954         }
1955
1956         if (class == BPF_ST)
1957                 /* The only source register for BPF_ST is a ptr. */
1958                 return true;
1959
1960         /* Conservatively return true at default. */
1961         return true;
1962 }
1963
1964 /* Return the regno defined by the insn, or -1. */
1965 static int insn_def_regno(const struct bpf_insn *insn)
1966 {
1967         switch (BPF_CLASS(insn->code)) {
1968         case BPF_JMP:
1969         case BPF_JMP32:
1970         case BPF_ST:
1971                 return -1;
1972         case BPF_STX:
1973                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ATOMIC &&
1974                     (insn->imm & BPF_FETCH)) {
1975                         if (insn->imm == BPF_CMPXCHG)
1976                                 return BPF_REG_0;
1977                         else
1978                                 return insn->src_reg;
1979                 } else {
1980                         return -1;
1981                 }
1982         default:
1983                 return insn->dst_reg;
1984         }
1985 }
1986
1987 /* Return TRUE if INSN has defined any 32-bit value explicitly. */
1988 static bool insn_has_def32(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1989 {
1990         int dst_reg = insn_def_regno(insn);
1991
1992         if (dst_reg == -1)
1993                 return false;
1994
1995         return !is_reg64(env, insn, dst_reg, NULL, DST_OP);
1996 }
1997
1998 static void mark_insn_zext(struct bpf_verifier_env *env,
1999                            struct bpf_reg_state *reg)
2000 {
2001         s32 def_idx = reg->subreg_def;
2002
2003         if (def_idx == DEF_NOT_SUBREG)
2004                 return;
2005
2006         env->insn_aux_data[def_idx - 1].zext_dst = true;
2007         /* The dst will be zero extended, so won't be sub-register anymore. */
2008         reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
2009 }
2010
2011 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2012                          enum reg_arg_type t)
2013 {
2014         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2015         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2016         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + env->insn_idx;
2017         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
2018         bool rw64;
2019
2020         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
2021                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
2022                 return -EINVAL;
2023         }
2024
2025         reg = &regs[regno];
2026         rw64 = is_reg64(env, insn, regno, reg, t);
2027         if (t == SRC_OP) {
2028                 /* check whether register used as source operand can be read */
2029                 if (reg->type == NOT_INIT) {
2030                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
2031                         return -EACCES;
2032                 }
2033                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
2034                 if (regno == BPF_REG_FP)
2035                         return 0;
2036
2037                 if (rw64)
2038                         mark_insn_zext(env, reg);
2039
2040                 return mark_reg_read(env, reg, reg->parent,
2041                                      rw64 ? REG_LIVE_READ64 : REG_LIVE_READ32);
2042         } else {
2043                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
2044                 if (regno == BPF_REG_FP) {
2045                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
2046                         return -EACCES;
2047                 }
2048                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2049                 reg->subreg_def = rw64 ? DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
2050                 if (t == DST_OP)
2051                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
2052         }
2053         return 0;
2054 }
2055
2056 /* for any branch, call, exit record the history of jmps in the given state */
2057 static int push_jmp_history(struct bpf_verifier_env *env,
2058                             struct bpf_verifier_state *cur)
2059 {
2060         u32 cnt = cur->jmp_history_cnt;
2061         struct bpf_idx_pair *p;
2062
2063         cnt++;
2064         p = krealloc(cur->jmp_history, cnt * sizeof(*p), GFP_USER);
2065         if (!p)
2066                 return -ENOMEM;
2067         p[cnt - 1].idx = env->insn_idx;
2068         p[cnt - 1].prev_idx = env->prev_insn_idx;
2069         cur->jmp_history = p;
2070         cur->jmp_history_cnt = cnt;
2071         return 0;
2072 }
2073
2074 /* Backtrack one insn at a time. If idx is not at the top of recorded
2075  * history then previous instruction came from straight line execution.
2076  */
2077 static int get_prev_insn_idx(struct bpf_verifier_state *st, int i,
2078                              u32 *history)
2079 {
2080         u32 cnt = *history;
2081
2082         if (cnt && st->jmp_history[cnt - 1].idx == i) {
2083                 i = st->jmp_history[cnt - 1].prev_idx;
2084                 (*history)--;
2085         } else {
2086                 i--;
2087         }
2088         return i;
2089 }
2090
2091 static const char *disasm_kfunc_name(void *data, const struct bpf_insn *insn)
2092 {
2093         const struct btf_type *func;
2094
2095         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL)
2096                 return NULL;
2097
2098         func = btf_type_by_id(btf_vmlinux, insn->imm);
2099         return btf_name_by_offset(btf_vmlinux, func->name_off);
2100 }
2101
2102 /* For given verifier state backtrack_insn() is called from the last insn to
2103  * the first insn. Its purpose is to compute a bitmask of registers and
2104  * stack slots that needs precision in the parent verifier state.
2105  */
2106 static int backtrack_insn(struct bpf_verifier_env *env, int idx,
2107                           u32 *reg_mask, u64 *stack_mask)
2108 {
2109         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
2110                 .cb_call        = disasm_kfunc_name,
2111                 .cb_print       = verbose,
2112                 .private_data   = env,
2113         };
2114         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + idx;
2115         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
2116         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2117         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
2118         u32 dreg = 1u << insn->dst_reg;
2119         u32 sreg = 1u << insn->src_reg;
2120         u32 spi;
2121
2122         if (insn->code == 0)
2123                 return 0;
2124         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
2125                 verbose(env, "regs=%x stack=%llx before ", *reg_mask, *stack_mask);
2126                 verbose(env, "%d: ", idx);
2127                 print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
2128         }
2129
2130         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
2131                 if (!(*reg_mask & dreg))
2132                         return 0;
2133                 if (opcode == BPF_MOV) {
2134                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2135                                 /* dreg = sreg
2136                                  * dreg needs precision after this insn
2137                                  * sreg needs precision before this insn
2138                                  */
2139                                 *reg_mask &= ~dreg;
2140                                 *reg_mask |= sreg;
2141                         } else {
2142                                 /* dreg = K
2143                                  * dreg needs precision after this insn.
2144                                  * Corresponding register is already marked
2145                                  * as precise=true in this verifier state.
2146                                  * No further markings in parent are necessary
2147                                  */
2148                                 *reg_mask &= ~dreg;
2149                         }
2150                 } else {
2151                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2152                                 /* dreg += sreg
2153                                  * both dreg and sreg need precision
2154                                  * before this insn
2155                                  */
2156                                 *reg_mask |= sreg;
2157                         } /* else dreg += K
2158                            * dreg still needs precision before this insn
2159                            */
2160                 }
2161         } else if (class == BPF_LDX) {
2162                 if (!(*reg_mask & dreg))
2163                         return 0;
2164                 *reg_mask &= ~dreg;
2165
2166                 /* scalars can only be spilled into stack w/o losing precision.
2167                  * Load from any other memory can be zero extended.
2168                  * The desire to keep that precision is already indicated
2169                  * by 'precise' mark in corresponding register of this state.
2170                  * No further tracking necessary.
2171                  */
2172                 if (insn->src_reg != BPF_REG_FP)
2173                         return 0;
2174                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
2175                         return 0;
2176
2177                 /* dreg = *(u64 *)[fp - off] was a fill from the stack.
2178                  * that [fp - off] slot contains scalar that needs to be
2179                  * tracked with precision
2180                  */
2181                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
2182                 if (spi >= 64) {
2183                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
2184                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2185                         return -EFAULT;
2186                 }
2187                 *stack_mask |= 1ull << spi;
2188         } else if (class == BPF_STX || class == BPF_ST) {
2189                 if (*reg_mask & dreg)
2190                         /* stx & st shouldn't be using _scalar_ dst_reg
2191                          * to access memory. It means backtracking
2192                          * encountered a case of pointer subtraction.
2193                          */
2194                         return -ENOTSUPP;
2195                 /* scalars can only be spilled into stack */
2196                 if (insn->dst_reg != BPF_REG_FP)
2197                         return 0;
2198                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
2199                         return 0;
2200                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
2201                 if (spi >= 64) {
2202                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
2203                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2204                         return -EFAULT;
2205                 }
2206                 if (!(*stack_mask & (1ull << spi)))
2207                         return 0;
2208                 *stack_mask &= ~(1ull << spi);
2209                 if (class == BPF_STX)
2210                         *reg_mask |= sreg;
2211         } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
2212                 if (opcode == BPF_CALL) {
2213                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
2214                                 return -ENOTSUPP;
2215                         /* regular helper call sets R0 */
2216                         *reg_mask &= ~1;
2217                         if (*reg_mask & 0x3f) {
2218                                 /* if backtracing was looking for registers R1-R5
2219                                  * they should have been found already.
2220                                  */
2221                                 verbose(env, "BUG regs %x\n", *reg_mask);
2222                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2223                                 return -EFAULT;
2224                         }
2225                 } else if (opcode == BPF_EXIT) {
2226                         return -ENOTSUPP;
2227                 }
2228         } else if (class == BPF_LD) {
2229                 if (!(*reg_mask & dreg))
2230                         return 0;
2231                 *reg_mask &= ~dreg;
2232                 /* It's ld_imm64 or ld_abs or ld_ind.
2233                  * For ld_imm64 no further tracking of precision
2234                  * into parent is necessary
2235                  */
2236                 if (mode == BPF_IND || mode == BPF_ABS)
2237                         /* to be analyzed */
2238                         return -ENOTSUPP;
2239         }
2240         return 0;
2241 }
2242
2243 /* the scalar precision tracking algorithm:
2244  * . at the start all registers have precise=false.
2245  * . scalar ranges are tracked as normal through alu and jmp insns.
2246  * . once precise value of the scalar register is used in:
2247  *   .  ptr + scalar alu
2248  *   . if (scalar cond K|scalar)
2249  *   .  helper_call(.., scalar, ...) where ARG_CONST is expected
2250  *   backtrack through the verifier states and mark all registers and
2251  *   stack slots with spilled constants that these scalar regisers
2252  *   should be precise.
2253  * . during state pruning two registers (or spilled stack slots)
2254  *   are equivalent if both are not precise.
2255  *
2256  * Note the verifier cannot simply walk register parentage chain,
2257  * since many different registers and stack slots could have been
2258  * used to compute single precise scalar.
2259  *
2260  * The approach of starting with precise=true for all registers and then
2261  * backtrack to mark a register as not precise when the verifier detects
2262  * that program doesn't care about specific value (e.g., when helper
2263  * takes register as ARG_ANYTHING parameter) is not safe.
2264  *
2265  * It's ok to walk single parentage chain of the verifier states.
2266  * It's possible that this backtracking will go all the way till 1st insn.
2267  * All other branches will be explored for needing precision later.
2268  *
2269  * The backtracking needs to deal with cases like:
2270  *   R8=map_value(id=0,off=0,ks=4,vs=1952,imm=0) R9_w=map_value(id=0,off=40,ks=4,vs=1952,imm=0)
2271  * r9 -= r8
2272  * r5 = r9
2273  * if r5 > 0x79f goto pc+7
2274  *    R5_w=inv(id=0,umax_value=1951,var_off=(0x0; 0x7ff))
2275  * r5 += 1
2276  * ...
2277  * call bpf_perf_event_output#25
2278  *   where .arg5_type = ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO
2279  *
2280  * and this case:
2281  * r6 = 1
2282  * call foo // uses callee's r6 inside to compute r0
2283  * r0 += r6
2284  * if r0 == 0 goto
2285  *
2286  * to track above reg_mask/stack_mask needs to be independent for each frame.
2287  *
2288  * Also if parent's curframe > frame where backtracking started,
2289  * the verifier need to mark registers in both frames, otherwise callees
2290  * may incorrectly prune callers. This is similar to
2291  * commit 7640ead93924 ("bpf: verifier: make sure callees don't prune with caller differences")
2292  *
2293  * For now backtracking falls back into conservative marking.
2294  */
2295 static void mark_all_scalars_precise(struct bpf_verifier_env *env,
2296                                      struct bpf_verifier_state *st)
2297 {
2298         struct bpf_func_state *func;
2299         struct bpf_reg_state *reg;
2300         int i, j;
2301
2302         /* big hammer: mark all scalars precise in this path.
2303          * pop_stack may still get !precise scalars.
2304          */
2305         for (; st; st = st->parent)
2306                 for (i = 0; i <= st->curframe; i++) {
2307                         func = st->frame[i];
2308                         for (j = 0; j < BPF_REG_FP; j++) {
2309                                 reg = &func->regs[j];
2310                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
2311                                         continue;
2312                                 reg->precise = true;
2313                         }
2314                         for (j = 0; j < func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; j++) {
2315                                 if (func->stack[j].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2316                                         continue;
2317                                 reg = &func->stack[j].spilled_ptr;
2318                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
2319                                         continue;
2320                                 reg->precise = true;
2321                         }
2322                 }
2323 }
2324
2325 static int __mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2326                                   int spi)
2327 {
2328         struct bpf_verifier_state *st = env->cur_state;
2329         int first_idx = st->first_insn_idx;
2330         int last_idx = env->insn_idx;
2331         struct bpf_func_state *func;
2332         struct bpf_reg_state *reg;
2333         u32 reg_mask = regno >= 0 ? 1u << regno : 0;
2334         u64 stack_mask = spi >= 0 ? 1ull << spi : 0;
2335         bool skip_first = true;
2336         bool new_marks = false;
2337         int i, err;
2338
2339         if (!env->bpf_capable)
2340                 return 0;
2341
2342         func = st->frame[st->curframe];
2343         if (regno >= 0) {
2344                 reg = &func->regs[regno];
2345                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2346                         WARN_ONCE(1, "backtracing misuse");
2347                         return -EFAULT;
2348                 }
2349                 if (!reg->precise)
2350                         new_marks = true;
2351                 else
2352                         reg_mask = 0;
2353                 reg->precise = true;
2354         }
2355
2356         while (spi >= 0) {
2357                 if (func->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
2358                         stack_mask = 0;
2359                         break;
2360                 }
2361                 reg = &func->stack[spi].spilled_ptr;
2362                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2363                         stack_mask = 0;
2364                         break;
2365                 }
2366                 if (!reg->precise)
2367                         new_marks = true;
2368                 else
2369                         stack_mask = 0;
2370                 reg->precise = true;
2371                 break;
2372         }
2373
2374         if (!new_marks)
2375                 return 0;
2376         if (!reg_mask && !stack_mask)
2377                 return 0;
2378         for (;;) {
2379                 DECLARE_BITMAP(mask, 64);
2380                 u32 history = st->jmp_history_cnt;
2381
2382                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
2383                         verbose(env, "last_idx %d first_idx %d\n", last_idx, first_idx);
2384                 for (i = last_idx;;) {
2385                         if (skip_first) {
2386                                 err = 0;
2387                                 skip_first = false;
2388                         } else {
2389                                 err = backtrack_insn(env, i, &reg_mask, &stack_mask);
2390                         }
2391                         if (err == -ENOTSUPP) {
2392                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
2393                                 return 0;
2394                         } else if (err) {
2395                                 return err;
2396                         }
2397                         if (!reg_mask && !stack_mask)
2398                                 /* Found assignment(s) into tracked register in this state.
2399                                  * Since this state is already marked, just return.
2400                                  * Nothing to be tracked further in the parent state.
2401                                  */
2402                                 return 0;
2403                         if (i == first_idx)
2404                                 break;
2405                         i = get_prev_insn_idx(st, i, &history);
2406                         if (i >= env->prog->len) {
2407                                 /* This can happen if backtracking reached insn 0
2408                                  * and there are still reg_mask or stack_mask
2409                                  * to backtrack.
2410                                  * It means the backtracking missed the spot where
2411                                  * particular register was initialized with a constant.
2412                                  */
2413                                 verbose(env, "BUG backtracking idx %d\n", i);
2414                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2415                                 return -EFAULT;
2416                         }
2417                 }
2418                 st = st->parent;
2419                 if (!st)
2420                         break;
2421
2422                 new_marks = false;
2423                 func = st->frame[st->curframe];
2424                 bitmap_from_u64(mask, reg_mask);
2425                 for_each_set_bit(i, mask, 32) {
2426                         reg = &func->regs[i];
2427                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2428                                 reg_mask &= ~(1u << i);
2429                                 continue;
2430                         }
2431                         if (!reg->precise)
2432                                 new_marks = true;
2433                         reg->precise = true;
2434                 }
2435
2436                 bitmap_from_u64(mask, stack_mask);
2437                 for_each_set_bit(i, mask, 64) {
2438                         if (i >= func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE) {
2439                                 /* the sequence of instructions:
2440                                  * 2: (bf) r3 = r10
2441                                  * 3: (7b) *(u64 *)(r3 -8) = r0
2442                                  * 4: (79) r4 = *(u64 *)(r10 -8)
2443                                  * doesn't contain jmps. It's backtracked
2444                                  * as a single block.
2445                                  * During backtracking insn 3 is not recognized as
2446                                  * stack access, so at the end of backtracking
2447                                  * stack slot fp-8 is still marked in stack_mask.
2448                                  * However the parent state may not have accessed
2449                                  * fp-8 and it's "unallocated" stack space.
2450                                  * In such case fallback to conservative.
2451                                  */
2452                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
2453                                 return 0;
2454                         }
2455
2456                         if (func->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
2457                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
2458                                 continue;
2459                         }
2460                         reg = &func->stack[i].spilled_ptr;
2461                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2462                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
2463                                 continue;
2464                         }
2465                         if (!reg->precise)
2466                                 new_marks = true;
2467                         reg->precise = true;
2468                 }
2469                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
2470                         print_verifier_state(env, func);
2471                         verbose(env, "parent %s regs=%x stack=%llx marks\n",
2472                                 new_marks ? "didn't have" : "already had",
2473                                 reg_mask, stack_mask);
2474                 }
2475
2476                 if (!reg_mask && !stack_mask)
2477                         break;
2478                 if (!new_marks)
2479                         break;
2480
2481                 last_idx = st->last_insn_idx;
2482                 first_idx = st->first_insn_idx;
2483         }
2484         return 0;
2485 }
2486
2487 static int mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2488 {
2489         return __mark_chain_precision(env, regno, -1);
2490 }
2491
2492 static int mark_chain_precision_stack(struct bpf_verifier_env *env, int spi)
2493 {
2494         return __mark_chain_precision(env, -1, spi);
2495 }
2496
2497 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
2498 {
2499         switch (type) {
2500         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2501         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
2502         case PTR_TO_STACK:
2503         case PTR_TO_CTX:
2504         case PTR_TO_PACKET:
2505         case PTR_TO_PACKET_META:
2506         case PTR_TO_PACKET_END:
2507         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
2508         case CONST_PTR_TO_MAP:
2509         case PTR_TO_SOCKET:
2510         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
2511         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2512         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
2513         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2514         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
2515         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2516         case PTR_TO_BTF_ID:
2517         case PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL:
2518         case PTR_TO_RDONLY_BUF:
2519         case PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL:
2520         case PTR_TO_RDWR_BUF:
2521         case PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL:
2522         case PTR_TO_PERCPU_BTF_ID:
2523         case PTR_TO_MEM:
2524         case PTR_TO_MEM_OR_NULL:
2525         case PTR_TO_FUNC:
2526         case PTR_TO_MAP_KEY:
2527                 return true;
2528         default:
2529                 return false;
2530         }
2531 }
2532
2533 /* Does this register contain a constant zero? */
2534 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
2535 {
2536         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
2537 }
2538
2539 static bool register_is_const(struct bpf_reg_state *reg)
2540 {
2541         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off);
2542 }
2543
2544 static bool __is_scalar_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
2545 {
2546         return tnum_is_unknown(reg->var_off) &&
2547                reg->smin_value == S64_MIN && reg->smax_value == S64_MAX &&
2548                reg->umin_value == 0 && reg->umax_value == U64_MAX &&
2549                reg->s32_min_value == S32_MIN && reg->s32_max_value == S32_MAX &&
2550                reg->u32_min_value == 0 && reg->u32_max_value == U32_MAX;
2551 }
2552
2553 static bool register_is_bounded(struct bpf_reg_state *reg)
2554 {
2555         return reg->type == SCALAR_VALUE && !__is_scalar_unbounded(reg);
2556 }
2557
2558 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
2559                                const struct bpf_reg_state *reg)
2560 {
2561         if (allow_ptr_leaks)
2562                 return false;
2563
2564         return reg->type != SCALAR_VALUE;
2565 }
2566
2567 static void save_register_state(struct bpf_func_state *state,
2568                                 int spi, struct bpf_reg_state *reg)
2569 {
2570         int i;
2571
2572         state->stack[spi].spilled_ptr = *reg;
2573         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2574
2575         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2576                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
2577 }
2578
2579 /* check_stack_{read,write}_fixed_off functions track spill/fill of registers,
2580  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
2581  */
2582 static int check_stack_write_fixed_off(struct bpf_verifier_env *env,
2583                                        /* stack frame we're writing to */
2584                                        struct bpf_func_state *state,
2585                                        int off, int size, int value_regno,
2586                                        int insn_idx)
2587 {
2588         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
2589         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
2590         u32 dst_reg = env->prog->insnsi[insn_idx].dst_reg;
2591         struct bpf_reg_state *reg = NULL;
2592
2593         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
2594                                  state->acquired_refs, true);
2595         if (err)
2596                 return err;
2597         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
2598          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
2599          */
2600         if (!env->allow_ptr_leaks &&
2601             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
2602             size != BPF_REG_SIZE) {
2603                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
2604                 return -EACCES;
2605         }
2606
2607         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
2608         if (value_regno >= 0)
2609                 reg = &cur->regs[value_regno];
2610
2611         if (reg && size == BPF_REG_SIZE && register_is_bounded(reg) &&
2612             !register_is_null(reg) && env->bpf_capable) {
2613                 if (dst_reg != BPF_REG_FP) {
2614                         /* The backtracking logic can only recognize explicit
2615                          * stack slot address like [fp - 8]. Other spill of
2616                          * scalar via different register has to be conervative.
2617                          * Backtrack from here and mark all registers as precise
2618                          * that contributed into 'reg' being a constant.
2619                          */
2620                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2621                         if (err)
2622                                 return err;
2623                 }
2624                 save_register_state(state, spi, reg);
2625         } else if (reg && is_spillable_regtype(reg->type)) {
2626                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
2627                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2628                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
2629                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
2630                         return -EACCES;
2631                 }
2632
2633                 if (state != cur && reg->type == PTR_TO_STACK) {
2634                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
2635                         return -EINVAL;
2636                 }
2637
2638                 if (!env->bypass_spec_v4) {
2639                         bool sanitize = false;
2640
2641                         if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
2642                             register_is_const(&state->stack[spi].spilled_ptr))
2643                                 sanitize = true;
2644                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2645                                 if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_MISC) {
2646                                         sanitize = true;
2647                                         break;
2648                                 }
2649                         if (sanitize) {
2650                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
2651                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
2652
2653                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
2654                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
2655                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
2656                                  * (speculative store bypass)
2657                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
2658                                  * store of zero.
2659                                  */
2660                                 if (*poff && *poff != soff) {
2661                                         /* disallow programs where single insn stores
2662                                          * into two different stack slots, since verifier
2663                                          * cannot sanitize them
2664                                          */
2665                                         verbose(env,
2666                                                 "insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
2667                                                 insn_idx, *poff, soff);
2668                                         return -EINVAL;
2669                                 }
2670                                 *poff = soff;
2671                         }
2672                 }
2673                 save_register_state(state, spi, reg);
2674         } else {
2675                 u8 type = STACK_MISC;
2676
2677                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
2678                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
2679                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
2680                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
2681                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2682                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
2683
2684                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
2685                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
2686                  * when stack slots are partially written.
2687                  * This heuristic means that read propagation will be
2688                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
2689                  * to stack slots all the way to first state when programs
2690                  * writes+reads less than 8 bytes
2691                  */
2692                 if (size == BPF_REG_SIZE)
2693                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2694
2695                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
2696                 if (reg && register_is_null(reg)) {
2697                         /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
2698                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2699                         if (err)
2700                                 return err;
2701                         type = STACK_ZERO;
2702                 }
2703
2704                 /* Mark slots affected by this stack write. */
2705                 for (i = 0; i < size; i++)
2706                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
2707                                 type;
2708         }
2709         return 0;
2710 }
2711
2712 /* Write the stack: 'stack[ptr_regno + off] = value_regno'. 'ptr_regno' is
2713  * known to contain a variable offset.
2714  * This function checks whether the write is permitted and conservatively
2715  * tracks the effects of the write, considering that each stack slot in the
2716  * dynamic range is potentially written to.
2717  *
2718  * 'off' includes 'regno->off'.
2719  * 'value_regno' can be -1, meaning that an unknown value is being written to
2720  * the stack.
2721  *
2722  * Spilled pointers in range are not marked as written because we don't know
2723  * what's going to be actually written. This means that read propagation for
2724  * future reads cannot be terminated by this write.
2725  *
2726  * For privileged programs, uninitialized stack slots are considered
2727  * initialized by this write (even though we don't know exactly what offsets
2728  * are going to be written to). The idea is that we don't want the verifier to
2729  * reject future reads that access slots written to through variable offsets.
2730  */
2731 static int check_stack_write_var_off(struct bpf_verifier_env *env,
2732                                      /* func where register points to */
2733                                      struct bpf_func_state *state,
2734                                      int ptr_regno, int off, int size,
2735                                      int value_regno, int insn_idx)
2736 {
2737         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
2738         int min_off, max_off;
2739         int i, err;
2740         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, *value_reg = NULL;
2741         bool writing_zero = false;
2742         /* set if the fact that we're writing a zero is used to let any
2743          * stack slots remain STACK_ZERO
2744          */
2745         bool zero_used = false;
2746
2747         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
2748         ptr_reg = &cur->regs[ptr_regno];
2749         min_off = ptr_reg->smin_value + off;
2750         max_off = ptr_reg->smax_value + off + size;
2751         if (value_regno >= 0)
2752                 value_reg = &cur->regs[value_regno];
2753         if (value_reg && register_is_null(value_reg))
2754                 writing_zero = true;
2755
2756         err = realloc_func_state(state, round_up(-min_off, BPF_REG_SIZE),
2757                                  state->acquired_refs, true);
2758         if (err)
2759                 return err;
2760
2761
2762         /* Variable offset writes destroy any spilled pointers in range. */
2763         for (i = min_off; i < max_off; i++) {
2764                 u8 new_type, *stype;
2765                 int slot, spi;
2766
2767                 slot = -i - 1;
2768                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2769                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
2770
2771                 if (!env->allow_ptr_leaks
2772                                 && *stype != NOT_INIT
2773                                 && *stype != SCALAR_VALUE) {
2774                         /* Reject the write if there's are spilled pointers in
2775                          * range. If we didn't reject here, the ptr status
2776                          * would be erased below (even though not all slots are
2777                          * actually overwritten), possibly opening the door to
2778                          * leaks.
2779                          */
2780                         verbose(env, "spilled ptr in range of var-offset stack write; insn %d, ptr off: %d",
2781                                 insn_idx, i);
2782                         return -EINVAL;
2783                 }
2784
2785                 /* Erase all spilled pointers. */
2786                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
2787
2788                 /* Update the slot type. */
2789                 new_type = STACK_MISC;
2790                 if (writing_zero && *stype == STACK_ZERO) {
2791                         new_type = STACK_ZERO;
2792                         zero_used = true;
2793                 }
2794                 /* If the slot is STACK_INVALID, we check whether it's OK to
2795                  * pretend that it will be initialized by this write. The slot
2796                  * might not actually be written to, and so if we mark it as
2797                  * initialized future reads might leak uninitialized memory.
2798                  * For privileged programs, we will accept such reads to slots
2799                  * that may or may not be written because, if we're reject
2800                  * them, the error would be too confusing.
2801                  */
2802                 if (*stype == STACK_INVALID && !env->allow_uninit_stack) {
2803                         verbose(env, "uninit stack in range of var-offset write prohibited for !root; insn %d, off: %d",
2804                                         insn_idx, i);
2805                         return -EINVAL;
2806                 }
2807                 *stype = new_type;
2808         }
2809         if (zero_used) {
2810                 /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
2811                 err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2812                 if (err)
2813                         return err;
2814         }
2815         return 0;
2816 }
2817
2818 /* When register 'dst_regno' is assigned some values from stack[min_off,
2819  * max_off), we set the register's type according to the types of the
2820  * respective stack slots. If all the stack values are known to be zeros, then
2821  * so is the destination reg. Otherwise, the register is considered to be
2822  * SCALAR. This function does not deal with register filling; the caller must
2823  * ensure that all spilled registers in the stack range have been marked as
2824  * read.
2825  */
2826 static void mark_reg_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
2827                                 /* func where src register points to */
2828                                 struct bpf_func_state *ptr_state,
2829                                 int min_off, int max_off, int dst_regno)
2830 {
2831         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2832         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2833         int i, slot, spi;
2834         u8 *stype;
2835         int zeros = 0;
2836
2837         for (i = min_off; i < max_off; i++) {
2838                 slot = -i - 1;
2839                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2840                 stype = ptr_state->stack[spi].slot_type;
2841                 if (stype[slot % BPF_REG_SIZE] != STACK_ZERO)
2842                         break;
2843                 zeros++;
2844         }
2845         if (zeros == max_off - min_off) {
2846                 /* any access_size read into register is zero extended,
2847                  * so the whole register == const_zero
2848                  */
2849                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[dst_regno]);
2850                 /* backtracking doesn't support STACK_ZERO yet,
2851                  * so mark it precise here, so that later
2852                  * backtracking can stop here.
2853                  * Backtracking may not need this if this register
2854                  * doesn't participate in pointer adjustment.
2855                  * Forward propagation of precise flag is not
2856                  * necessary either. This mark is only to stop
2857                  * backtracking. Any register that contributed
2858                  * to const 0 was marked precise before spill.
2859                  */
2860                 state->regs[dst_regno].precise = true;
2861         } else {
2862                 /* have read misc data from the stack */
2863                 mark_reg_unknown(env, state->regs, dst_regno);
2864         }
2865         state->regs[dst_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2866 }
2867
2868 /* Read the stack at 'off' and put the results into the register indicated by
2869  * 'dst_regno'. It handles reg filling if the addressed stack slot is a
2870  * spilled reg.
2871  *
2872  * 'dst_regno' can be -1, meaning that the read value is not going to a
2873  * register.
2874  *
2875  * The access is assumed to be within the current stack bounds.
2876  */
2877 static int check_stack_read_fixed_off(struct bpf_verifier_env *env,
2878                                       /* func where src register points to */
2879                                       struct bpf_func_state *reg_state,
2880                                       int off, int size, int dst_regno)
2881 {
2882         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2883         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2884         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2885         struct bpf_reg_state *reg;
2886         u8 *stype;
2887
2888         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
2889         reg = &reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
2890
2891         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
2892                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2893                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2894                                 verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
2895                                 verbose(env, "invalid size of register fill\n");
2896                                 return -EACCES;
2897                         }
2898                         if (dst_regno >= 0) {
2899                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, dst_regno);
2900                                 state->regs[dst_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2901                         }
2902                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2903                         return 0;
2904                 }
2905                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
2906                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
2907                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
2908                                 return -EACCES;
2909                         }
2910                 }
2911
2912                 if (dst_regno >= 0) {
2913                         /* restore register state from stack */
2914                         state->regs[dst_regno] = *reg;
2915                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
2916                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
2917                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
2918                          */
2919                         state->regs[dst_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2920                 } else if (__is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg)) {
2921                         /* If dst_regno==-1, the caller is asking us whether
2922                          * it is acceptable to use this value as a SCALAR_VALUE
2923                          * (e.g. for XADD).
2924                          * We must not allow unprivileged callers to do that
2925                          * with spilled pointers.
2926                          */
2927                         verbose(env, "leaking pointer from stack off %d\n",
2928                                 off);
2929                         return -EACCES;
2930                 }
2931                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2932         } else {
2933                 u8 type;
2934
2935                 for (i = 0; i < size; i++) {
2936                         type = stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE];
2937                         if (type == STACK_MISC)
2938                                 continue;
2939                         if (type == STACK_ZERO)
2940                                 continue;
2941                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
2942                                 off, i, size);
2943                         return -EACCES;
2944                 }
2945                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2946                 if (dst_regno >= 0)
2947                         mark_reg_stack_read(env, reg_state, off, off + size, dst_regno);
2948         }
2949         return 0;
2950 }
2951
2952 enum stack_access_src {
2953         ACCESS_DIRECT = 1,  /* the access is performed by an instruction */
2954         ACCESS_HELPER = 2,  /* the access is performed by a helper */
2955 };
2956
2957 static int check_stack_range_initialized(struct bpf_verifier_env *env,
2958                                          int regno, int off, int access_size,
2959                                          bool zero_size_allowed,
2960                                          enum stack_access_src type,
2961                                          struct bpf_call_arg_meta *meta);
2962
2963 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2964 {
2965         return cur_regs(env) + regno;
2966 }
2967
2968 /* Read the stack at 'ptr_regno + off' and put the result into the register
2969  * 'dst_regno'.
2970  * 'off' includes the pointer register's fixed offset(i.e. 'ptr_regno.off'),
2971  * but not its variable offset.
2972  * 'size' is assumed to be <= reg size and the access is assumed to be aligned.
2973  *
2974  * As opposed to check_stack_read_fixed_off, this function doesn't deal with
2975  * filling registers (i.e. reads of spilled register cannot be detected when
2976  * the offset is not fixed). We conservatively mark 'dst_regno' as containing
2977  * SCALAR_VALUE. That's why we assert that the 'ptr_regno' has a variable
2978  * offset; for a fixed offset check_stack_read_fixed_off should be used
2979  * instead.
2980  */
2981 static int check_stack_read_var_off(struct bpf_verifier_env *env,
2982                                     int ptr_regno, int off, int size, int dst_regno)
2983 {
2984         /* The state of the source register. */
2985         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, ptr_regno);
2986         struct bpf_func_state *ptr_state = func(env, reg);
2987         int err;
2988         int min_off, max_off;
2989
2990         /* Note that we pass a NULL meta, so raw access will not be permitted.
2991          */
2992         err = check_stack_range_initialized(env, ptr_regno, off, size,
2993                                             false, ACCESS_DIRECT, NULL);
2994         if (err)
2995                 return err;
2996
2997         min_off = reg->smin_value + off;
2998         max_off = reg->smax_value + off;
2999         mark_reg_stack_read(env, ptr_state, min_off, max_off + size, dst_regno);
3000         return 0;
3001 }
3002
3003 /* check_stack_read dispatches to check_stack_read_fixed_off or
3004  * check_stack_read_var_off.
3005  *
3006  * The caller must ensure that the offset falls within the allocated stack
3007  * bounds.
3008  *
3009  * 'dst_regno' is a register which will receive the value from the stack. It
3010  * can be -1, meaning that the read value is not going to a register.
3011  */
3012 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
3013                             int ptr_regno, int off, int size,
3014                             int dst_regno)
3015 {
3016         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, ptr_regno);
3017         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
3018         int err;
3019         /* Some accesses are only permitted with a static offset. */
3020         bool var_off = !tnum_is_const(reg->var_off);
3021
3022         /* The offset is required to be static when reads don't go to a
3023          * register, in order to not leak pointers (see
3024          * check_stack_read_fixed_off).
3025          */
3026         if (dst_regno < 0 && var_off) {
3027                 char tn_buf[48];
3028
3029                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3030                 verbose(env, "variable offset stack pointer cannot be passed into helper function; var_off=%s off=%d size=%d\n",
3031                         tn_buf, off, size);
3032                 return -EACCES;
3033         }
3034         /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for simplicity
3035          * since it requires corresponding support in Spectre masking for stack
3036          * ALU. See also retrieve_ptr_limit().
3037          */
3038         if (!env->bypass_spec_v1 && var_off) {
3039                 char tn_buf[48];
3040
3041                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3042                 verbose(env, "R%d variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
3043                                 ptr_regno, tn_buf);
3044                 return -EACCES;
3045         }
3046
3047         if (!var_off) {
3048                 off += reg->var_off.value;
3049                 err = check_stack_read_fixed_off(env, state, off, size,
3050                                                  dst_regno);
3051         } else {
3052                 /* Variable offset stack reads need more conservative handling
3053                  * than fixed offset ones. Note that dst_regno >= 0 on this
3054                  * branch.
3055                  */
3056                 err = check_stack_read_var_off(env, ptr_regno, off, size,
3057                                                dst_regno);
3058         }
3059         return err;
3060 }
3061
3062
3063 /* check_stack_write dispatches to check_stack_write_fixed_off or
3064  * check_stack_write_var_off.
3065  *
3066  * 'ptr_regno' is the register used as a pointer into the stack.
3067  * 'off' includes 'ptr_regno->off', but not its variable offset (if any).
3068  * 'value_regno' is the register whose value we're writing to the stack. It can
3069  * be -1, meaning that we're not writing from a register.
3070  *
3071  * The caller must ensure that the offset falls within the maximum stack size.
3072  */
3073 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
3074                              int ptr_regno, int off, int size,
3075                              int value_regno, int insn_idx)
3076 {
3077         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, ptr_regno);
3078         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
3079         int err;
3080
3081         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3082                 off += reg->var_off.value;
3083                 err = check_stack_write_fixed_off(env, state, off, size,
3084                                                   value_regno, insn_idx);
3085         } else {
3086                 /* Variable offset stack reads need more conservative handling
3087                  * than fixed offset ones.
3088                  */
3089                 err = check_stack_write_var_off(env, state,
3090                                                 ptr_regno, off, size,
3091                                                 value_regno, insn_idx);
3092         }
3093         return err;
3094 }
3095
3096 static int check_map_access_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3097                                  int off, int size, enum bpf_access_type type)
3098 {
3099         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3100         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
3101         u32 cap = bpf_map_flags_to_cap(map);
3102
3103         if (type == BPF_WRITE && !(cap & BPF_MAP_CAN_WRITE)) {
3104                 verbose(env, "write into map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
3105                         map->value_size, off, size);
3106                 return -EACCES;
3107         }
3108
3109         if (type == BPF_READ && !(cap & BPF_MAP_CAN_READ)) {
3110                 verbose(env, "read from map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
3111                         map->value_size, off, size);
3112                 return -EACCES;
3113         }
3114
3115         return 0;
3116 }
3117
3118 /* check read/write into memory region (e.g., map value, ringbuf sample, etc) */
3119 static int __check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3120                               int off, int size, u32 mem_size,
3121                               bool zero_size_allowed)
3122 {
3123         bool size_ok = size > 0 || (size == 0 && zero_size_allowed);
3124         struct bpf_reg_state *reg;
3125
3126         if (off >= 0 && size_ok && (u64)off + size <= mem_size)
3127                 return 0;
3128
3129         reg = &cur_regs(env)[regno];
3130         switch (reg->type) {
3131         case PTR_TO_MAP_KEY:
3132                 verbose(env, "invalid access to map key, key_size=%d off=%d size=%d\n",
3133                         mem_size, off, size);
3134                 break;
3135         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3136                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
3137                         mem_size, off, size);
3138                 break;
3139         case PTR_TO_PACKET:
3140         case PTR_TO_PACKET_META:
3141         case PTR_TO_PACKET_END:
3142                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
3143                         off, size, regno, reg->id, off, mem_size);
3144                 break;
3145         case PTR_TO_MEM:
3146         default:
3147                 verbose(env, "invalid access to memory, mem_size=%u off=%d size=%d\n",
3148                         mem_size, off, size);
3149         }
3150
3151         return -EACCES;
3152 }
3153
3154 /* check read/write into a memory region with possible variable offset */
3155 static int check_mem_region_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3156                                    int off, int size, u32 mem_size,
3157                                    bool zero_size_allowed)
3158 {
3159         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3160         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3161         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
3162         int err;
3163
3164         /* We may have adjusted the register pointing to memory region, so we
3165          * need to try adding each of min_value and max_value to off
3166          * to make sure our theoretical access will be safe.
3167          */
3168         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
3169                 print_verifier_state(env, state);
3170
3171         /* The minimum value is only important with signed
3172          * comparisons where we can't assume the floor of a
3173          * value is 0.  If we are using signed variables for our
3174          * index'es we need to make sure that whatever we use
3175          * will have a set floor within our range.
3176          */
3177         if (reg->smin_value < 0 &&
3178             (reg->smin_value == S64_MIN ||
3179              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
3180               reg->smin_value + off < 0)) {
3181                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
3182                         regno);
3183                 return -EACCES;
3184         }
3185         err = __check_mem_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
3186                                  mem_size, zero_size_allowed);
3187         if (err) {
3188                 verbose(env, "R%d min value is outside of the allowed memory range\n",
3189                         regno);
3190                 return err;
3191         }
3192
3193         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
3194          * sure we won't do bad things.
3195          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
3196          */
3197         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
3198                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any such access\n",
3199                         regno);
3200                 return -EACCES;
3201         }
3202         err = __check_mem_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
3203                                  mem_size, zero_size_allowed);
3204         if (err) {
3205                 verbose(env, "R%d max value is outside of the allowed memory range\n",
3206                         regno);
3207                 return err;
3208         }
3209
3210         return 0;
3211 }
3212
3213 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
3214 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3215                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
3216 {
3217         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3218         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3219         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
3220         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3221         int err;
3222
3223         err = check_mem_region_access(env, regno, off, size, map->value_size,
3224                                       zero_size_allowed);
3225         if (err)
3226                 return err;
3227
3228         if (map_value_has_spin_lock(map)) {
3229                 u32 lock = map->spin_lock_off;
3230
3231                 /* if any part of struct bpf_spin_lock can be touched by
3232                  * load/store reject this program.
3233                  * To check that [x1, x2) overlaps with [y1, y2)
3234                  * it is sufficient to check x1 < y2 && y1 < x2.
3235                  */
3236                 if (reg->smin_value + off < lock + sizeof(struct bpf_spin_lock) &&
3237                      lock < reg->umax_value + off + size) {
3238                         verbose(env, "bpf_spin_lock cannot be accessed directly by load/store\n");
3239                         return -EACCES;
3240                 }
3241         }
3242         return err;
3243 }
3244
3245 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
3246
3247 static enum bpf_prog_type resolve_prog_type(struct bpf_prog *prog)
3248 {
3249         return prog->aux->dst_prog ? prog->aux->dst_prog->type : prog->type;
3250 }
3251
3252 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
3253                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
3254                                        enum bpf_access_type t)
3255 {
3256         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(env->prog);
3257
3258         switch (prog_type) {
3259         /* Program types only with direct read access go here! */
3260         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
3261         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
3262         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
3263         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
3264         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
3265         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
3266                 if (t == BPF_WRITE)
3267                         return false;
3268                 fallthrough;
3269
3270         /* Program types with direct read + write access go here! */
3271         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
3272         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
3273         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
3274         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
3275         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
3276         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
3277                 if (meta)
3278                         return meta->pkt_access;
3279
3280                 env->seen_direct_write = true;
3281                 return true;
3282
3283         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
3284                 if (t == BPF_WRITE)
3285                         env->seen_direct_write = true;
3286
3287                 return true;
3288
3289         default:
3290                 return false;
3291         }
3292 }
3293
3294 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
3295                                int size, bool zero_size_allowed)
3296 {
3297         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3298         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
3299         int err;
3300
3301         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
3302          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
3303          * offset.
3304          */
3305
3306         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
3307          * detail to prove they're safe.
3308          */
3309         if (reg->smin_value < 0) {
3310                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
3311                         regno);
3312                 return -EACCES;
3313         }
3314
3315         err = reg->range < 0 ? -EINVAL :
3316               __check_mem_access(env, regno, off, size, reg->range,
3317                                  zero_size_allowed);
3318         if (err) {
3319                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
3320                 return err;
3321         }
3322
3323         /* __check_mem_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
3324          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
3325          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
3326          * that __check_mem_access would have rejected this pkt access.
3327          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
3328          */
3329         env->prog->aux->max_pkt_offset =
3330                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
3331                       off + reg->umax_value + size - 1);
3332
3333         return err;
3334 }
3335
3336 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
3337 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
3338                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type,
3339                             struct btf **btf, u32 *btf_id)
3340 {
3341         struct bpf_insn_access_aux info = {
3342                 .reg_type = *reg_type,
3343                 .log = &env->log,
3344         };
3345
3346         if (env->ops->is_valid_access &&
3347             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
3348                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
3349                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
3350                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
3351                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
3352                  * will only allow for whole field access and rejects any other
3353                  * type of narrower access.
3354                  */
3355                 *reg_type = info.reg_type;
3356
3357                 if (*reg_type == PTR_TO_BTF_ID || *reg_type == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL) {
3358                         *btf = info.btf;
3359                         *btf_id = info.btf_id;
3360                 } else {
3361                         env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
3362                 }
3363                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
3364                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
3365                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
3366                 return 0;
3367         }
3368
3369         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
3370         return -EACCES;
3371 }
3372
3373 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
3374                                   int size)
3375 {
3376         if (size < 0 || off < 0 ||
3377             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
3378                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
3379                         off, size);
3380                 return -EACCES;
3381         }
3382         return 0;
3383 }
3384
3385 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
3386                              u32 regno, int off, int size,
3387                              enum bpf_access_type t)
3388 {
3389         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3390         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
3391         struct bpf_insn_access_aux info = {};
3392         bool valid;
3393
3394         if (reg->smin_value < 0) {
3395                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
3396                         regno);
3397                 return -EACCES;
3398         }
3399
3400         switch (reg->type) {
3401         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
3402                 valid = bpf_sock_common_is_valid_access(off, size, t, &info);
3403                 break;
3404         case PTR_TO_SOCKET:
3405                 valid = bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
3406                 break;
3407         case PTR_TO_TCP_SOCK:
3408                 valid = bpf_tcp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
3409                 break;
3410         case PTR_TO_XDP_SOCK:
3411                 valid = bpf_xdp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
3412                 break;
3413         default:
3414                 valid = false;
3415         }
3416
3417
3418         if (valid) {
3419                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size =
3420                         info.ctx_field_size;
3421                 return 0;
3422         }
3423
3424         verbose(env, "R%d invalid %s access off=%d size=%d\n",
3425                 regno, reg_type_str[reg->type], off, size);
3426
3427         return -EACCES;
3428 }
3429
3430 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3431 {
3432         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
3433 }
3434
3435 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3436 {
3437         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3438
3439         return reg->type == PTR_TO_CTX;
3440 }
3441
3442 static bool is_sk_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3443 {
3444         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3445
3446         return type_is_sk_pointer(reg->type);
3447 }
3448
3449 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3450 {
3451         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3452
3453         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
3454 }
3455
3456 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3457 {
3458         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3459
3460         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
3461         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
3462 }
3463
3464 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
3465                                    const struct bpf_reg_state *reg,
3466                                    int off, int size, bool strict)
3467 {
3468         struct tnum reg_off;
3469         int ip_align;
3470
3471         /* Byte size accesses are always allowed. */
3472         if (!strict || size == 1)
3473                 return 0;
3474
3475         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
3476          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
3477          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
3478          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
3479          * to this code only in strict mode where we want to emulate
3480          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
3481          * unconditional IP align value of '2'.
3482          */
3483         ip_align = 2;
3484
3485         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
3486         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
3487                 char tn_buf[48];
3488
3489                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3490                 verbose(env,
3491                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
3492                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
3493                 return -EACCES;
3494         }
3495
3496         return 0;
3497 }
3498
3499 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
3500                                        const struct bpf_reg_state *reg,
3501                                        const char *pointer_desc,
3502                                        int off, int size, bool strict)
3503 {
3504         struct tnum reg_off;
3505
3506         /* Byte size accesses are always allowed. */
3507         if (!strict || size == 1)
3508                 return 0;
3509
3510         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
3511         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
3512                 char tn_buf[48];
3513
3514                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3515                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
3516                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
3517                 return -EACCES;
3518         }
3519
3520         return 0;
3521 }
3522
3523 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
3524                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
3525                                int size, bool strict_alignment_once)
3526 {
3527         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
3528         const char *pointer_desc = "";
3529
3530         switch (reg->type) {
3531         case PTR_TO_PACKET:
3532         case PTR_TO_PACKET_META:
3533                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
3534                  * right in front, treat it the very same way.
3535                  */
3536                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
3537         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
3538                 pointer_desc = "flow keys ";
3539                 break;
3540         case PTR_TO_MAP_KEY:
3541                 pointer_desc = "key ";
3542                 break;
3543         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3544                 pointer_desc = "value ";
3545                 break;
3546         case PTR_TO_CTX:
3547                 pointer_desc = "context ";
3548                 break;
3549         case PTR_TO_STACK:
3550                 pointer_desc = "stack ";
3551                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write_fixed_off()
3552                  * and check_stack_read_fixed_off() relies on stack accesses being
3553                  * aligned.
3554                  */
3555                 strict = true;
3556                 break;
3557         case PTR_TO_SOCKET:
3558                 pointer_desc = "sock ";
3559                 break;
3560         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
3561                 pointer_desc = "sock_common ";
3562                 break;
3563         case PTR_TO_TCP_SOCK:
3564                 pointer_desc = "tcp_sock ";
3565                 break;
3566         case PTR_TO_XDP_SOCK:
3567                 pointer_desc = "xdp_sock ";
3568                 break;
3569         default:
3570                 break;
3571         }
3572         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
3573                                            strict);
3574 }
3575
3576 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
3577                               const struct bpf_func_state *func,
3578                               int off)
3579 {
3580         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
3581
3582         if (stack >= -off)
3583                 return 0;
3584
3585         /* update known max for given subprogram */
3586         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
3587         return 0;
3588 }
3589
3590 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
3591  * and recursively walk all callees that given function can call.
3592  * Ignore jump and exit insns.
3593  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
3594  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
3595  */
3596 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
3597 {
3598         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
3599         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
3600         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3601         bool tail_call_reachable = false;
3602         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
3603         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
3604         int j;
3605
3606 process_func:
3607         /* protect against potential stack overflow that might happen when
3608          * bpf2bpf calls get combined with tailcalls. Limit the caller's stack
3609          * depth for such case down to 256 so that the worst case scenario
3610          * would result in 8k stack size (32 which is tailcall limit * 256 =
3611          * 8k).
3612          *
3613          * To get the idea what might happen, see an example:
3614          * func1 -> sub rsp, 128
3615          *  subfunc1 -> sub rsp, 256
3616          *  tailcall1 -> add rsp, 256
3617          *   func2 -> sub rsp, 192 (total stack size = 128 + 192 = 320)
3618          *   subfunc2 -> sub rsp, 64
3619          *   subfunc22 -> sub rsp, 128
3620          *   tailcall2 -> add rsp, 128
3621          *    func3 -> sub rsp, 32 (total stack size 128 + 192 + 64 + 32 = 416)
3622          *
3623          * tailcall will unwind the current stack frame but it will not get rid
3624          * of caller's stack as shown on the example above.
3625          */
3626         if (idx && subprog[idx].has_tail_call && depth >= 256) {
3627                 verbose(env,
3628                         "tail_calls are not allowed when call stack of previous frames is %d bytes. Too large\n",
3629                         depth);
3630                 return -EACCES;
3631         }
3632         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
3633          * of interpreter stack size
3634          */
3635         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
3636         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
3637                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
3638                         frame + 1, depth);
3639                 return -EACCES;
3640         }
3641 continue_func:
3642         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
3643         for (; i < subprog_end; i++) {
3644                 if (!bpf_pseudo_call(insn + i) && !bpf_pseudo_func(insn + i))
3645                         continue;
3646                 /* remember insn and function to return to */
3647                 ret_insn[frame] = i + 1;
3648                 ret_prog[frame] = idx;
3649
3650                 /* find the callee */
3651                 i = i + insn[i].imm + 1;
3652                 idx = find_subprog(env, i);
3653                 if (idx < 0) {
3654                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3655                                   i);
3656                         return -EFAULT;
3657                 }
3658
3659                 if (subprog[idx].has_tail_call)
3660                         tail_call_reachable = true;
3661
3662                 frame++;
3663                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
3664                         verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep !\n",
3665                                 frame);
3666                         return -E2BIG;
3667                 }
3668                 goto process_func;
3669         }
3670         /* if tail call got detected across bpf2bpf calls then mark each of the
3671          * currently present subprog frames as tail call reachable subprogs;
3672          * this info will be utilized by JIT so that we will be preserving the
3673          * tail call counter throughout bpf2bpf calls combined with tailcalls
3674          */
3675         if (tail_call_reachable)
3676                 for (j = 0; j < frame; j++)
3677                         subprog[ret_prog[j]].tail_call_reachable = true;
3678
3679         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
3680          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
3681          */
3682         if (frame == 0)
3683                 return 0;
3684         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
3685         frame--;
3686         i = ret_insn[frame];
3687         idx = ret_prog[frame];
3688         goto continue_func;
3689 }
3690
3691 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
3692 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
3693                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
3694 {
3695         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
3696
3697         subprog = find_subprog(env, start);
3698         if (subprog < 0) {
3699                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3700                           start);
3701                 return -EFAULT;
3702         }
3703         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
3704 }
3705 #endif
3706
3707 int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
3708                   const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
3709 {
3710         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
3711          * its original, unmodified form.
3712          */
3713
3714         if (reg->off) {
3715                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
3716                         regno, reg->off);
3717                 return -EACCES;
3718         }
3719
3720         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3721                 char tn_buf[48];
3722
3723                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3724                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
3725                 return -EACCES;
3726         }
3727
3728         return 0;
3729 }
3730
3731 static int __check_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
3732                                  const char *buf_info,
3733                                  const struct bpf_reg_state *reg,
3734                                  int regno, int off, int size)
3735 {
3736         if (off < 0) {
3737                 verbose(env,
3738                         "R%d invalid %s buffer access: off=%d, size=%d\n",
3739                         regno, buf_info, off, size);
3740                 return -EACCES;
3741         }
3742         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3743                 char tn_buf[48];
3744
3745                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3746                 verbose(env,
3747                         "R%d invalid variable buffer offset: off=%d, var_off=%s\n",
3748                         regno, off, tn_buf);
3749                 return -EACCES;
3750         }
3751
3752         return 0;
3753 }
3754
3755 static int check_tp_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
3756                                   const struct bpf_reg_state *reg,
3757                                   int regno, int off, int size)
3758 {
3759         int err;
3760
3761         err = __check_buffer_access(env, "tracepoint", reg, regno, off, size);
3762         if (err)
3763                 return err;
3764
3765         if (off + size > env->prog->aux->max_tp_access)
3766                 env->prog->aux->max_tp_access = off + size;
3767
3768         return 0;
3769 }
3770
3771 static int check_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
3772                                const struct bpf_reg_state *reg,
3773                                int regno, int off, int size,
3774                                bool zero_size_allowed,
3775                                const char *buf_info,
3776                                u32 *max_access)
3777 {
3778         int err;
3779
3780         err = __check_buffer_access(env, buf_info, reg, regno, off, size);
3781         if (err)
3782                 return err;
3783
3784         if (off + size > *max_access)
3785                 *max_access = off + size;
3786
3787         return 0;
3788 }
3789
3790 /* BPF architecture zero extends alu32 ops into 64-bit registesr */
3791 static void zext_32_to_64(struct bpf_reg_state *reg)
3792 {
3793         reg->var_off = tnum_subreg(reg->var_off);
3794         __reg_assign_32_into_64(reg);
3795 }
3796
3797 /* truncate register to smaller size (in bytes)
3798  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
3799  */
3800 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
3801 {
3802         u64 mask;
3803
3804         /* clear high bits in bit representation */
3805         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
3806
3807         /* fix arithmetic bounds */
3808         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
3809         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
3810                 reg->umin_value &= mask;
3811                 reg->umax_value &= mask;
3812         } else {
3813                 reg->umin_value = 0;
3814                 reg->umax_value = mask;
3815         }
3816         reg->smin_value = reg->umin_value;
3817         reg->smax_value = reg->umax_value;
3818
3819         /* If size is smaller than 32bit register the 32bit register
3820          * values are also truncated so we push 64-bit bounds into
3821          * 32-bit bounds. Above were truncated < 32-bits already.
3822          */
3823         if (size >= 4)
3824                 return;
3825         __reg_combine_64_into_32(reg);
3826 }
3827
3828 static bool bpf_map_is_rdonly(const struct bpf_map *map)
3829 {
3830         return (map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) && map->frozen;
3831 }
3832
3833 static int bpf_map_direct_read(struct bpf_map *map, int off, int size, u64 *val)
3834 {
3835         void *ptr;
3836         u64 addr;
3837         int err;
3838
3839         err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
3840         if (err)
3841                 return err;
3842         ptr = (void *)(long)addr + off;
3843
3844         switch (size) {
3845         case sizeof(u8):
3846                 *val = (u64)*(u8 *)ptr;
3847                 break;
3848         case sizeof(u16):
3849                 *val = (u64)*(u16 *)ptr;
3850                 break;
3851         case sizeof(u32):
3852                 *val = (u64)*(u32 *)ptr;
3853                 break;
3854         case sizeof(u64):
3855                 *val = *(u64 *)ptr;
3856                 break;
3857         default:
3858                 return -EINVAL;
3859         }
3860         return 0;
3861 }
3862
3863 static int check_ptr_to_btf_access(struct bpf_verifier_env *env,
3864                                    struct bpf_reg_state *regs,
3865                                    int regno, int off, int size,
3866                                    enum bpf_access_type atype,
3867                                    int value_regno)
3868 {
3869         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
3870         const struct btf_type *t = btf_type_by_id(reg->btf, reg->btf_id);
3871         const char *tname = btf_name_by_offset(reg->btf, t->name_off);
3872         u32 btf_id;
3873         int ret;
3874
3875         if (off < 0) {
3876                 verbose(env,
3877                         "R%d is ptr_%s invalid negative access: off=%d\n",
3878                         regno, tname, off);
3879                 return -EACCES;
3880         }
3881         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3882                 char tn_buf[48];
3883
3884                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3885                 verbose(env,
3886                         "R%d is ptr_%s invalid variable offset: off=%d, var_off=%s\n",
3887                         regno, tname, off, tn_buf);
3888                 return -EACCES;
3889         }
3890
3891         if (env->ops->btf_struct_access) {
3892                 ret = env->ops->btf_struct_access(&env->log, reg->btf, t,
3893                                                   off, size, atype, &btf_id);
3894         } else {
3895                 if (atype != BPF_READ) {
3896                         verbose(env, "only read is supported\n");
3897                         return -EACCES;
3898                 }
3899
3900                 ret = btf_struct_access(&env->log, reg->btf, t, off, size,
3901                                         atype, &btf_id);
3902         }
3903
3904         if (ret < 0)
3905                 return ret;
3906
3907         if (atype == BPF_READ && value_regno >= 0)
3908                 mark_btf_ld_reg(env, regs, value_regno, ret, reg->btf, btf_id);
3909
3910         return 0;
3911 }
3912
3913 static int check_ptr_to_map_access(struct bpf_verifier_env *env,
3914                                    struct bpf_reg_state *regs,
3915                                    int regno, int off, int size,
3916                                    enum bpf_access_type atype,
3917                                    int value_regno)
3918 {
3919         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
3920         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3921         const struct btf_type *t;
3922         const char *tname;
3923         u32 btf_id;
3924         int ret;
3925
3926         if (!btf_vmlinux) {
3927                 verbose(env, "map_ptr access not supported without CONFIG_DEBUG_INFO_BTF\n");
3928                 return -ENOTSUPP;
3929         }
3930
3931         if (!map->ops->map_btf_id || !*map->ops->map_btf_id) {
3932                 verbose(env, "map_ptr access not supported for map type %d\n",
3933                         map->map_type);
3934                 return -ENOTSUPP;
3935         }
3936
3937         t = btf_type_by_id(btf_vmlinux, *map->ops->map_btf_id);
3938         tname = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, t->name_off);
3939
3940         if (!env->allow_ptr_to_map_access) {
3941                 verbose(env,
3942                         "%s access is allowed only to CAP_PERFMON and CAP_SYS_ADMIN\n",
3943                         tname);
3944                 return -EPERM;
3945         }
3946
3947         if (off < 0) {
3948                 verbose(env, "R%d is %s invalid negative access: off=%d\n",
3949                         regno, tname, off);
3950                 return -EACCES;
3951         }
3952
3953         if (atype != BPF_READ) {
3954                 verbose(env, "only read from %s is supported\n", tname);
3955                 return -EACCES;
3956         }
3957
3958         ret = btf_struct_access(&env->log, btf_vmlinux, t, off, size, atype, &btf_id);
3959         if (ret < 0)
3960                 return ret;
3961
3962         if (value_regno >= 0)
3963                 mark_btf_ld_reg(env, regs, value_regno, ret, btf_vmlinux, btf_id);
3964
3965         return 0;
3966 }
3967
3968 /* Check that the stack access at the given offset is within bounds. The
3969  * maximum valid offset is -1.
3970  *
3971  * The minimum valid offset is -MAX_BPF_STACK for writes, and
3972  * -state->allocated_stack for reads.
3973  */
3974 static int check_stack_slot_within_bounds(int off,
3975                                           struct bpf_func_state *state,
3976                                           enum bpf_access_type t)
3977 {
3978         int min_valid_off;
3979
3980         if (t == BPF_WRITE)
3981                 min_valid_off = -MAX_BPF_STACK;
3982         else
3983                 min_valid_off = -state->allocated_stack;
3984
3985         if (off < min_valid_off || off > -1)
3986                 return -EACCES;
3987         return 0;
3988 }
3989
3990 /* Check that the stack access at 'regno + off' falls within the maximum stack
3991  * bounds.
3992  *
3993  * 'off' includes `regno->offset`, but not its dynamic part (if any).
3994  */
3995 static int check_stack_access_within_bounds(
3996                 struct bpf_verifier_env *env,
3997                 int regno, int off, int access_size,
3998                 enum stack_access_src src, enum bpf_access_type type)
3999 {
4000         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4001         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
4002         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
4003         int min_off, max_off;
4004         int err;
4005         char *err_extra;
4006
4007         if (src == ACCESS_HELPER)
4008                 /* We don't know if helpers are reading or writing (or both). */
4009                 err_extra = " indirect access to";
4010         else if (type == BPF_READ)
4011                 err_extra = " read from";
4012         else
4013                 err_extra = " write to";
4014
4015         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4016                 min_off = reg->var_off.value + off;
4017                 if (access_size > 0)
4018                         max_off = min_off + access_size - 1;
4019                 else
4020                         max_off = min_off;
4021         } else {
4022                 if (reg->smax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF ||
4023                     reg->smin_value <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4024                         verbose(env, "invalid unbounded variable-offset%s stack R%d\n",
4025                                 err_extra, regno);
4026                         return -EACCES;
4027                 }
4028                 min_off = reg->smin_value + off;
4029                 if (access_size > 0)
4030                         max_off = reg->smax_value + off + access_size - 1;
4031                 else
4032                         max_off = min_off;
4033         }
4034
4035         err = check_stack_slot_within_bounds(min_off, state, type);
4036         if (!err)
4037                 err = check_stack_slot_within_bounds(max_off, state, type);
4038
4039         if (err) {
4040                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4041                         verbose(env, "invalid%s stack R%d off=%d size=%d\n",
4042                                 err_extra, regno, off, access_size);
4043                 } else {
4044                         char tn_buf[48];
4045
4046                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4047                         verbose(env, "invalid variable-offset%s stack R%d var_off=%s size=%d\n",
4048                                 err_extra, regno, tn_buf, access_size);
4049                 }
4050         }
4051         return err;
4052 }
4053
4054 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
4055  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
4056  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
4057  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
4058  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
4059  */
4060 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
4061                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
4062                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
4063 {
4064         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4065         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
4066         struct bpf_func_state *state;
4067         int size, err = 0;
4068
4069         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
4070         if (size < 0)
4071                 return size;
4072
4073         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
4074         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
4075         if (err)
4076                 return err;
4077
4078         /* for access checks, reg->off is just part of off */
4079         off += reg->off;
4080
4081         if (reg->type == PTR_TO_MAP_KEY) {
4082                 if (t == BPF_WRITE) {
4083                         verbose(env, "write to change key R%d not allowed\n", regno);
4084                         return -EACCES;
4085                 }
4086
4087                 err = check_mem_region_access(env, regno, off, size,
4088                                               reg->map_ptr->key_size, false);
4089                 if (err)
4090                         return err;
4091                 if (value_regno >= 0)
4092                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4093         } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
4094                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4095                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4096                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
4097                         return -EACCES;
4098                 }
4099                 err = check_map_access_type(env, regno, off, size, t);
4100                 if (err)
4101                         return err;
4102                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
4103                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
4104                         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
4105
4106                         /* if map is read-only, track its contents as scalars */
4107                         if (tnum_is_const(reg->var_off) &&
4108                             bpf_map_is_rdonly(map) &&
4109                             map->ops->map_direct_value_addr) {
4110                                 int map_off = off + reg->var_off.value;
4111                                 u64 val = 0;
4112
4113                                 err = bpf_map_direct_read(map, map_off, size,
4114                                                           &val);
4115                                 if (err)
4116                                         return err;
4117
4118                                 regs[value_regno].type = SCALAR_VALUE;
4119                                 __mark_reg_known(&regs[value_regno], val);
4120                         } else {
4121                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4122                         }
4123                 }
4124         } else if (reg->type == PTR_TO_MEM) {
4125                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4126                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4127                         verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", value_regno);
4128                         return -EACCES;
4129                 }
4130                 err = check_mem_region_access(env, regno, off, size,
4131                                               reg->mem_size, false);
4132                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4133                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4134         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
4135                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
4136                 struct btf *btf = NULL;
4137                 u32 btf_id = 0;
4138
4139                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4140                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4141                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
4142                         return -EACCES;
4143                 }
4144
4145                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
4146                 if (err < 0)
4147                         return err;
4148
4149                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type, &btf, &btf_id);
4150                 if (err)
4151                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
4152                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
4153                         /* ctx access returns either a scalar, or a
4154                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
4155                          * case, we know the offset is zero.
4156                          */
4157                         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
4158                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4159                         } else {
4160                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
4161                                                     value_regno);
4162                                 if (reg_type_may_be_null(reg_type))
4163                                         regs[value_regno].id = ++env->id_gen;
4164                                 /* A load of ctx field could have different
4165                                  * actual load size with the one encoded in the
4166                                  * insn. When the dst is PTR, it is for sure not
4167                                  * a sub-register.
4168                                  */
4169                                 regs[value_regno].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4170                                 if (reg_type == PTR_TO_BTF_ID ||
4171                                     reg_type == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL) {
4172                                         regs[value_regno].btf = btf;
4173                                         regs[value_regno].btf_id = btf_id;
4174                                 }
4175                         }
4176                         regs[value_regno].type = reg_type;
4177                 }
4178
4179         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
4180                 /* Basic bounds checks. */
4181                 err = check_stack_access_within_bounds(env, regno, off, size, ACCESS_DIRECT, t);
4182                 if (err)
4183                         return err;
4184
4185                 state = func(env, reg);
4186                 err = update_stack_depth(env, state, off);
4187                 if (err)
4188                         return err;
4189
4190                 if (t == BPF_READ)
4191                         err = check_stack_read(env, regno, off, size,
4192                                                value_regno);
4193                 else
4194                         err = check_stack_write(env, regno, off, size,
4195                                                 value_regno, insn_idx);
4196         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
4197                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
4198                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
4199                         return -EACCES;
4200                 }
4201                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4202                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4203                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
4204                                 value_regno);
4205                         return -EACCES;
4206                 }
4207                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
4208                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4209                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4210         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
4211                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4212                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4213                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
4214                                 value_regno);
4215                         return -EACCES;
4216                 }
4217
4218                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
4219                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4220                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4221         } else if (type_is_sk_pointer(reg->type)) {
4222                 if (t == BPF_WRITE) {
4223                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
4224                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
4225                         return -EACCES;
4226                 }
4227                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
4228                 if (!err && value_regno >= 0)
4229                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4230         } else if (reg->type == PTR_TO_TP_BUFFER) {
4231                 err = check_tp_buffer_access(env, reg, regno, off, size);
4232                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4233                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4234         } else if (reg->type == PTR_TO_BTF_ID) {
4235                 err = check_ptr_to_btf_access(env, regs, regno, off, size, t,
4236                                               value_regno);
4237         } else if (reg->type == CONST_PTR_TO_MAP) {
4238                 err = check_ptr_to_map_access(env, regs, regno, off, size, t,
4239                                               value_regno);
4240         } else if (reg->type == PTR_TO_RDONLY_BUF) {
4241                 if (t == BPF_WRITE) {
4242                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
4243                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
4244                         return -EACCES;
4245                 }
4246                 err = check_buffer_access(env, reg, regno, off, size, false,
4247                                           "rdonly",
4248                                           &env->prog->aux->max_rdonly_access);
4249                 if (!err && value_regno >= 0)
4250                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4251         } else if (reg->type == PTR_TO_RDWR_BUF) {
4252                 err = check_buffer_access(env, reg, regno, off, size, false,
4253                                           "rdwr",
4254                                           &env->prog->aux->max_rdwr_access);
4255                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4256                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4257         } else {
4258                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
4259                         reg_type_str[reg->type]);
4260                 return -EACCES;
4261         }
4262
4263         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
4264             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
4265                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
4266                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
4267         }
4268         return err;
4269 }
4270
4271 static int check_atomic(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
4272 {
4273         int load_reg;
4274         int err;
4275
4276         switch (insn->imm) {
4277         case BPF_ADD:
4278         case BPF_ADD | BPF_FETCH:
4279         case BPF_AND:
4280         case BPF_AND | BPF_FETCH:
4281         case BPF_OR:
4282         case BPF_OR | BPF_FETCH:
4283         case BPF_XOR:
4284         case BPF_XOR | BPF_FETCH:
4285         case BPF_XCHG:
4286         case BPF_CMPXCHG:
4287                 break;
4288         default:
4289                 verbose(env, "BPF_ATOMIC uses invalid atomic opcode %02x\n", insn->imm);
4290                 return -EINVAL;
4291         }
4292
4293         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
4294                 verbose(env, "invalid atomic operand size\n");
4295                 return -EINVAL;
4296         }
4297
4298         /* check src1 operand */
4299         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4300         if (err)
4301                 return err;
4302
4303         /* check src2 operand */
4304         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4305         if (err)
4306                 return err;
4307
4308         if (insn->imm == BPF_CMPXCHG) {
4309                 /* Check comparison of R0 with memory location */
4310                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
4311                 if (err)
4312                         return err;
4313         }
4314
4315         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
4316                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
4317                 return -EACCES;
4318         }
4319
4320         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
4321             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
4322             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg) ||
4323             is_sk_reg(env, insn->dst_reg)) {
4324                 verbose(env, "BPF_ATOMIC stores into R%d %s is not allowed\n",
4325                         insn->dst_reg,
4326                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
4327                 return -EACCES;
4328         }
4329
4330         if (insn->imm & BPF_FETCH) {
4331                 if (insn->imm == BPF_CMPXCHG)
4332                         load_reg = BPF_REG_0;
4333                 else
4334                         load_reg = insn->src_reg;
4335
4336                 /* check and record load of old value */
4337                 err = check_reg_arg(env, load_reg, DST_OP);
4338                 if (err)
4339                         return err;
4340         } else {
4341                 /* This instruction accesses a memory location but doesn't
4342                  * actually load it into a register.
4343                  */
4344                 load_reg = -1;
4345         }
4346
4347         /* check whether we can read the memory */
4348         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
4349                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, load_reg, true);
4350         if (err)
4351                 return err;
4352
4353         /* check whether we can write into the same memory */
4354         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
4355                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
4356         if (err)
4357                 return err;
4358
4359         return 0;
4360 }
4361
4362 /* When register 'regno' is used to read the stack (either directly or through
4363  * a helper function) make sure that it's within stack boundary and, depending
4364  * on the access type, that all elements of the stack are initialized.
4365  *
4366  * 'off' includes 'regno->off', but not its dynamic part (if any).
4367  *
4368  * All registers that have been spilled on the stack in the slots within the
4369  * read offsets are marked as read.
4370  */
4371 static int check_stack_range_initialized(
4372                 struct bpf_verifier_env *env, int regno, int off,
4373                 int access_size, bool zero_size_allowed,
4374                 enum stack_access_src type, struct bpf_call_arg_meta *meta)
4375 {
4376         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
4377         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
4378         int err, min_off, max_off, i, j, slot, spi;
4379         char *err_extra = type == ACCESS_HELPER ? " indirect" : "";
4380         enum bpf_access_type bounds_check_type;
4381         /* Some accesses can write anything into the stack, others are
4382          * read-only.
4383          */
4384         bool clobber = false;
4385
4386         if (access_size == 0 && !zero_size_allowed) {
4387                 verbose(env, "invalid zero-sized read\n");
4388                 return -EACCES;
4389         }
4390
4391         if (type == ACCESS_HELPER) {
4392                 /* The bounds checks for writes are more permissive than for
4393                  * reads. However, if raw_mode is not set, we'll do extra
4394                  * checks below.
4395                  */
4396                 bounds_check_type = BPF_WRITE;
4397                 clobber = true;
4398         } else {
4399                 bounds_check_type = BPF_READ;
4400         }
4401         err = check_stack_access_within_bounds(env, regno, off, access_size,
4402                                                type, bounds_check_type);
4403         if (err)
4404                 return err;
4405
4406
4407         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4408                 min_off = max_off = reg->var_off.value + off;
4409         } else {
4410                 /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for
4411                  * simplicity since it requires corresponding support in
4412                  * Spectre masking for stack ALU.
4413                  * See also retrieve_ptr_limit().
4414                  */
4415                 if (!env->bypass_spec_v1) {
4416                         char tn_buf[48];
4417
4418                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4419                         verbose(env, "R%d%s variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
4420                                 regno, err_extra, tn_buf);
4421                         return -EACCES;
4422                 }
4423                 /* Only initialized buffer on stack is allowed to be accessed
4424                  * with variable offset. With uninitialized buffer it's hard to
4425                  * guarantee that whole memory is marked as initialized on
4426                  * helper return since specific bounds are unknown what may
4427                  * cause uninitialized stack leaking.
4428                  */
4429                 if (meta && meta->raw_mode)
4430                         meta = NULL;
4431
4432                 min_off = reg->smin_value + off;
4433                 max_off = reg->smax_value + off;
4434         }
4435
4436         if (meta && meta->raw_mode) {
4437                 meta->access_size = access_size;
4438                 meta->regno = regno;
4439                 return 0;
4440         }
4441
4442         for (i = min_off; i < max_off + access_size; i++) {
4443                 u8 *stype;
4444
4445                 slot = -i - 1;
4446                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
4447                 if (state->allocated_stack <= slot)
4448                         goto err;
4449                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
4450                 if (*stype == STACK_MISC)
4451                         goto mark;
4452                 if (*stype == STACK_ZERO) {
4453                         if (clobber) {
4454                                 /* helper can write anything into the stack */
4455                                 *stype = STACK_MISC;
4456                         }
4457                         goto mark;
4458                 }
4459
4460                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
4461                     state->stack[spi].spilled_ptr.type == PTR_TO_BTF_ID)
4462                         goto mark;
4463
4464                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
4465                     (state->stack[spi].spilled_ptr.type == SCALAR_VALUE ||
4466                      env->allow_ptr_leaks)) {
4467                         if (clobber) {
4468                                 __mark_reg_unknown(env, &state->stack[spi].spilled_ptr);
4469                                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
4470                                         state->stack[spi].slot_type[j] = STACK_MISC;
4471                         }
4472                         goto mark;
4473                 }
4474
4475 err:
4476                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4477                         verbose(env, "invalid%s read from stack R%d off %d+%d size %d\n",
4478                                 err_extra, regno, min_off, i - min_off, access_size);
4479                 } else {
4480                         char tn_buf[48];
4481
4482                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4483                         verbose(env, "invalid%s read from stack R%d var_off %s+%d size %d\n",
4484                                 err_extra, regno, tn_buf, i - min_off, access_size);
4485                 }
4486                 return -EACCES;
4487 mark:
4488                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
4489                  * the whole slot to be marked as 'read'
4490                  */
4491                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
4492                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
4493                               REG_LIVE_READ64);
4494         }
4495         return update_stack_depth(env, state, min_off);
4496 }
4497
4498 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
4499                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
4500                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
4501 {
4502         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4503
4504         switch (reg->type) {
4505         case PTR_TO_PACKET:
4506         case PTR_TO_PACKET_META:
4507                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
4508                                            zero_size_allowed);
4509         case PTR_TO_MAP_KEY:
4510                 return check_mem_region_access(env, regno, reg->off, access_size,
4511                                                reg->map_ptr->key_size, false);
4512         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4513                 if (check_map_access_type(env, regno, reg->off, access_size,
4514                                           meta && meta->raw_mode ? BPF_WRITE :
4515                                           BPF_READ))
4516                         return -EACCES;
4517                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
4518                                         zero_size_allowed);
4519         case PTR_TO_MEM:
4520                 return check_mem_region_access(env, regno, reg->off,
4521                                                access_size, reg->mem_size,
4522                                                zero_size_allowed);
4523         case PTR_TO_RDONLY_BUF:
4524                 if (meta && meta->raw_mode)
4525                         return -EACCES;
4526                 return check_buffer_access(env, reg, regno, reg->off,
4527                                            access_size, zero_size_allowed,
4528                                            "rdonly",
4529                                            &env->prog->aux->max_rdonly_access);
4530         case PTR_TO_RDWR_BUF:
4531                 return check_buffer_access(env, reg, regno, reg->off,
4532                                            access_size, zero_size_allowed,
4533                                            "rdwr",
4534                                            &env->prog->aux->max_rdwr_access);
4535         case PTR_TO_STACK:
4536                 return check_stack_range_initialized(
4537                                 env,
4538                                 regno, reg->off, access_size,
4539                                 zero_size_allowed, ACCESS_HELPER, meta);
4540         default: /* scalar_value or invalid ptr */
4541                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
4542                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
4543                     register_is_null(reg))
4544                         return 0;
4545
4546                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
4547                         reg_type_str[reg->type],
4548                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
4549                 return -EACCES;
4550         }
4551 }
4552
4553 int check_mem_reg(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_reg_state *reg,
4554                    u32 regno, u32 mem_size)
4555 {
4556         if (register_is_null(reg))
4557                 return 0;
4558
4559         if (reg_type_may_be_null(reg->type)) {
4560                 /* Assuming that the register contains a value check if the memory
4561                  * access is safe. Temporarily save and restore the register's state as
4562                  * the conversion shouldn't be visible to a caller.
4563                  */
4564                 const struct bpf_reg_state saved_reg = *reg;
4565                 int rv;
4566
4567                 mark_ptr_not_null_reg(reg);
4568                 rv = check_helper_mem_access(env, regno, mem_size, true, NULL);
4569                 *reg = saved_reg;
4570                 return rv;
4571         }
4572
4573         return check_helper_mem_access(env, regno, mem_size, true, NULL);
4574 }
4575
4576 /* Implementation details:
4577  * bpf_map_lookup returns PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
4578  * Two bpf_map_lookups (even with the same key) will have different reg->id.
4579  * For traditional PTR_TO_MAP_VALUE the verifier clears reg->id after
4580  * value_or_null->value transition, since the verifier only cares about
4581  * the range of access to valid map value pointer and doesn't care about actual
4582  * address of the map element.
4583  * For maps with 'struct bpf_spin_lock' inside map value the verifier keeps
4584  * reg->id > 0 after value_or_null->value transition. By doing so
4585  * two bpf_map_lookups will be considered two different pointers that
4586  * point to different bpf_spin_locks.
4587  * The verifier allows taking only one bpf_spin_lock at a time to avoid
4588  * dead-locks.
4589  * Since only one bpf_spin_lock is allowed the checks are simpler than
4590  * reg_is_refcounted() logic. The verifier needs to remember only
4591  * one spin_lock instead of array of acquired_refs.
4592  * cur_state->active_spin_lock remembers which map value element got locked
4593  * and clears it after bpf_spin_unlock.
4594  */
4595 static int process_spin_lock(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
4596                              bool is_lock)
4597 {
4598         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4599         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
4600         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
4601         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
4602         u64 val = reg->var_off.value;
4603
4604         if (!is_const) {
4605                 verbose(env,
4606                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_spin_lock has to be at the constant offset\n",
4607                         regno);
4608                 return -EINVAL;
4609         }
4610         if (!map->btf) {
4611                 verbose(env,
4612                         "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_spin_lock\n",
4613                         map->name);
4614                 return -EINVAL;
4615         }
4616         if (!map_value_has_spin_lock(map)) {
4617                 if (map->spin_lock_off == -E2BIG)
4618                         verbose(env,
4619                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_spin_lock'\n",
4620                                 map->name);
4621                 else if (map->spin_lock_off == -ENOENT)
4622                         verbose(env,
4623                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_spin_lock'\n",
4624                                 map->name);
4625                 else
4626                         verbose(env,
4627                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_spin_lock is mangled\n",
4628                                 map->name);
4629                 return -EINVAL;
4630         }
4631         if (map->spin_lock_off != val + reg->off) {
4632                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_spin_lock'\n",
4633                         val + reg->off);
4634                 return -EINVAL;
4635         }
4636         if (is_lock) {
4637                 if (cur->active_spin_lock) {
4638                         verbose(env,
4639                                 "Locking two bpf_spin_locks are not allowed\n");
4640                         return -EINVAL;
4641                 }
4642                 cur->active_spin_lock = reg->id;
4643         } else {
4644                 if (!cur->active_spin_lock) {
4645                         verbose(env, "bpf_spin_unlock without taking a lock\n");
4646                         return -EINVAL;
4647                 }
4648                 if (cur->active_spin_lock != reg->id) {
4649                         verbose(env, "bpf_spin_unlock of different lock\n");
4650                         return -EINVAL;
4651                 }
4652                 cur->active_spin_lock = 0;
4653         }
4654         return 0;
4655 }
4656
4657 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
4658 {
4659         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
4660                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
4661                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
4662 }
4663
4664 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
4665 {
4666         return type == ARG_CONST_SIZE ||
4667                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
4668 }
4669
4670 static bool arg_type_is_alloc_size(enum bpf_arg_type type)
4671 {
4672         return type == ARG_CONST_ALLOC_SIZE_OR_ZERO;
4673 }
4674
4675 static bool arg_type_is_int_ptr(enum bpf_arg_type type)
4676 {
4677         return type == ARG_PTR_TO_INT ||
4678                type == ARG_PTR_TO_LONG;
4679 }
4680
4681 static int int_ptr_type_to_size(enum bpf_arg_type type)
4682 {
4683         if (type == ARG_PTR_TO_INT)
4684                 return sizeof(u32);
4685         else if (type == ARG_PTR_TO_LONG)
4686                 return sizeof(u64);
4687
4688         return -EINVAL;
4689 }
4690
4691 static int resolve_map_arg_type(struct bpf_verifier_env *env,
4692                                  const struct bpf_call_arg_meta *meta,
4693                                  enum bpf_arg_type *arg_type)
4694 {
4695         if (!meta->map_ptr) {
4696                 /* kernel subsystem misconfigured verifier */
4697                 verbose(env, "invalid map_ptr to access map->type\n");
4698                 return -EACCES;
4699         }
4700
4701         switch (meta->map_ptr->map_type) {
4702         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
4703         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
4704                 if (*arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4705                         *arg_type = ARG_PTR_TO_BTF_ID_SOCK_COMMON;
4706                 } else {
4707                         verbose(env, "invalid arg_type for sockmap/sockhash\n");
4708                         return -EINVAL;
4709                 }
4710                 break;
4711
4712         default:
4713                 break;
4714         }
4715         return 0;
4716 }
4717
4718 struct bpf_reg_types {
4719         const enum bpf_reg_type types[10];
4720         u32 *btf_id;
4721 };
4722
4723 static const struct bpf_reg_types map_key_value_types = {
4724         .types = {
4725                 PTR_TO_STACK,
4726                 PTR_TO_PACKET,
4727                 PTR_TO_PACKET_META,
4728                 PTR_TO_MAP_KEY,
4729                 PTR_TO_MAP_VALUE,
4730         },
4731 };
4732
4733 static const struct bpf_reg_types sock_types = {
4734         .types = {
4735                 PTR_TO_SOCK_COMMON,
4736                 PTR_TO_SOCKET,
4737                 PTR_TO_TCP_SOCK,
4738                 PTR_TO_XDP_SOCK,
4739         },
4740 };
4741
4742 #ifdef CONFIG_NET
4743 static const struct bpf_reg_types btf_id_sock_common_types = {
4744         .types = {
4745                 PTR_TO_SOCK_COMMON,
4746                 PTR_TO_SOCKET,
4747                 PTR_TO_TCP_SOCK,
4748                 PTR_TO_XDP_SOCK,
4749                 PTR_TO_BTF_ID,
4750         },
4751         .btf_id = &btf_sock_ids[BTF_SOCK_TYPE_SOCK_COMMON],
4752 };
4753 #endif
4754
4755 static const struct bpf_reg_types mem_types = {
4756         .types = {
4757                 PTR_TO_STACK,
4758                 PTR_TO_PACKET,
4759                 PTR_TO_PACKET_META,
4760                 PTR_TO_MAP_KEY,
4761                 PTR_TO_MAP_VALUE,
4762                 PTR_TO_MEM,
4763                 PTR_TO_RDONLY_BUF,
4764                 PTR_TO_RDWR_BUF,
4765         },
4766 };
4767
4768 static const struct bpf_reg_types int_ptr_types = {
4769         .types = {
4770                 PTR_TO_STACK,
4771                 PTR_TO_PACKET,
4772                 PTR_TO_PACKET_META,
4773                 PTR_TO_MAP_KEY,
4774                 PTR_TO_MAP_VALUE,
4775         },
4776 };
4777
4778 static const struct bpf_reg_types fullsock_types = { .types = { PTR_TO_SOCKET } };
4779 static const struct bpf_reg_types scalar_types = { .types = { SCALAR_VALUE } };
4780 static const struct bpf_reg_types context_types = { .types = { PTR_TO_CTX } };
4781 static const struct bpf_reg_types alloc_mem_types = { .types = { PTR_TO_MEM } };
4782 static const struct bpf_reg_types const_map_ptr_types = { .types = { CONST_PTR_TO_MAP } };
4783 static const struct bpf_reg_types btf_ptr_types = { .types = { PTR_TO_BTF_ID } };
4784 static const struct bpf_reg_types spin_lock_types = { .types = { PTR_TO_MAP_VALUE } };
4785 static const struct bpf_reg_types percpu_btf_ptr_types = { .types = { PTR_TO_PERCPU_BTF_ID } };
4786 static const struct bpf_reg_types func_ptr_types = { .types = { PTR_TO_FUNC } };
4787 static const struct bpf_reg_types stack_ptr_types = { .types = { PTR_TO_STACK } };
4788 static const struct bpf_reg_types const_str_ptr_types = { .types = { PTR_TO_MAP_VALUE } };
4789
4790 static const struct bpf_reg_types *compatible_reg_types[__BPF_ARG_TYPE_MAX] = {
4791         [ARG_PTR_TO_MAP_KEY]            = &map_key_value_types,
4792         [ARG_PTR_TO_MAP_VALUE]          = &map_key_value_types,
4793         [ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE]   = &map_key_value_types,
4794         [ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL]  = &map_key_value_types,
4795         [ARG_CONST_SIZE]                = &scalar_types,
4796         [ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO]        = &scalar_types,
4797         [ARG_CONST_ALLOC_SIZE_OR_ZERO]  = &scalar_types,
4798         [ARG_CONST_MAP_PTR]             = &const_map_ptr_types,
4799         [ARG_PTR_TO_CTX]                = &context_types,
4800         [ARG_PTR_TO_CTX_OR_NULL]        = &context_types,
4801         [ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON]        = &sock_types,
4802 #ifdef CONFIG_NET
4803         [ARG_PTR_TO_BTF_ID_SOCK_COMMON] = &btf_id_sock_common_types,
4804 #endif
4805         [ARG_PTR_TO_SOCKET]             = &fullsock_types,
4806         [ARG_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL]     = &fullsock_types,
4807         [ARG_PTR_TO_BTF_ID]             = &btf_ptr_types,
4808         [ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK]          = &spin_lock_types,
4809         [ARG_PTR_TO_MEM]                = &mem_types,
4810         [ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL]        = &mem_types,
4811         [ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM]         = &mem_types,
4812         [ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM]          = &alloc_mem_types,
4813         [ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM_OR_NULL]  = &alloc_mem_types,
4814         [ARG_PTR_TO_INT]                = &int_ptr_types,
4815         [ARG_PTR_TO_LONG]               = &int_ptr_types,
4816         [ARG_PTR_TO_PERCPU_BTF_ID]      = &percpu_btf_ptr_types,
4817         [ARG_PTR_TO_FUNC]               = &func_ptr_types,
4818         [ARG_PTR_TO_STACK_OR_NULL]      = &stack_ptr_types,
4819         [ARG_PTR_TO_CONST_STR]          = &const_str_ptr_types,
4820 };
4821
4822 static int check_reg_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
4823                           enum bpf_arg_type arg_type,
4824                           const u32 *arg_btf_id)
4825 {
4826         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4827         enum bpf_reg_type expected, type = reg->type;
4828         const struct bpf_reg_types *compatible;
4829         int i, j;
4830
4831         compatible = compatible_reg_types[arg_type];
4832         if (!compatible) {
4833                 verbose(env, "verifier internal error: unsupported arg type %d\n", arg_type);
4834                 return -EFAULT;
4835         }
4836
4837         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(compatible->types); i++) {
4838                 expected = compatible->types[i];
4839                 if (expected == NOT_INIT)
4840                         break;
4841
4842                 if (type == expected)
4843                         goto found;
4844         }
4845
4846         verbose(env, "R%d type=%s expected=", regno, reg_type_str[type]);
4847         for (j = 0; j + 1 < i; j++)
4848                 verbose(env, "%s, ", reg_type_str[compatible->types[j]]);
4849         verbose(env, "%s\n", reg_type_str[compatible->types[j]]);
4850         return -EACCES;
4851
4852 found:
4853         if (type == PTR_TO_BTF_ID) {
4854                 if (!arg_btf_id) {
4855                         if (!compatible->btf_id) {
4856                                 verbose(env, "verifier internal error: missing arg compatible BTF ID\n");
4857                                 return -EFAULT;
4858                         }
4859                         arg_btf_id = compatible->btf_id;
4860                 }
4861
4862                 if (!btf_struct_ids_match(&env->log, reg->btf, reg->btf_id, reg->off,
4863                                           btf_vmlinux, *arg_btf_id)) {
4864                         verbose(env, "R%d is of type %s but %s is expected\n",
4865                                 regno, kernel_type_name(reg->btf, reg->btf_id),
4866                                 kernel_type_name(btf_vmlinux, *arg_btf_id));
4867                         return -EACCES;
4868                 }
4869
4870                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
4871                         verbose(env, "R%d is a pointer to in-kernel struct with non-zero offset\n",
4872                                 regno);
4873                         return -EACCES;
4874                 }
4875         }
4876
4877         return 0;
4878 }
4879
4880 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 arg,
4881                           struct bpf_call_arg_meta *meta,
4882                           const struct bpf_func_proto *fn)
4883 {
4884         u32 regno = BPF_REG_1 + arg;
4885         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4886         enum bpf_arg_type arg_type = fn->arg_type[arg];
4887         enum bpf_reg_type type = reg->type;
4888         int err = 0;
4889
4890         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
4891                 return 0;
4892
4893         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
4894         if (err)
4895                 return err;
4896
4897         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
4898                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
4899                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
4900                                 regno);
4901                         return -EACCES;
4902                 }
4903                 return 0;
4904         }
4905
4906         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
4907             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
4908                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
4909                 return -EACCES;
4910         }
4911
4912         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
4913             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE ||
4914             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
4915                 err = resolve_map_arg_type(env, meta, &arg_type);
4916                 if (err)
4917                         return err;
4918         }
4919
4920         if (register_is_null(reg) && arg_type_may_be_null(arg_type))
4921                 /* A NULL register has a SCALAR_VALUE type, so skip
4922                  * type checking.
4923                  */
4924                 goto skip_type_check;
4925
4926         err = check_reg_type(env, regno, arg_type, fn->arg_btf_id[arg]);
4927         if (err)
4928                 return err;
4929
4930         if (type == PTR_TO_CTX) {
4931                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
4932                 if (err < 0)
4933                         return err;
4934         }
4935
4936 skip_type_check:
4937         if (reg->ref_obj_id) {
4938                 if (meta->ref_obj_id) {
4939                         verbose(env, "verifier internal error: more than one arg with ref_obj_id R%d %u %u\n",
4940                                 regno, reg->ref_obj_id,
4941                                 meta->ref_obj_id);
4942                         return -EFAULT;
4943                 }
4944                 meta->ref_obj_id = reg->ref_obj_id;
4945         }
4946
4947         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
4948                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
4949                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
4950         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
4951                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
4952                  * check that [key, key + map->key_size) are within
4953                  * stack limits and initialized
4954                  */
4955                 if (!meta->map_ptr) {
4956                         /* in function declaration map_ptr must come before
4957                          * map_key, so that it's verified and known before
4958                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
4959                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
4960                          */
4961                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
4962                         return -EACCES;
4963                 }
4964                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
4965                                               meta->map_ptr->key_size, false,
4966                                               NULL);
4967         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
4968                    (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
4969                     !register_is_null(reg)) ||
4970                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
4971                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
4972                  * check [value, value + map->value_size) validity
4973                  */
4974                 if (!meta->map_ptr) {
4975                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
4976                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
4977                         return -EACCES;
4978                 }
4979                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
4980                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
4981                                               meta->map_ptr->value_size, false,
4982                                               meta);
4983         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_PERCPU_BTF_ID) {
4984                 if (!reg->btf_id) {
4985                         verbose(env, "Helper has invalid btf_id in R%d\n", regno);
4986                         return -EACCES;
4987                 }
4988                 meta->ret_btf = reg->btf;
4989                 meta->ret_btf_id = reg->btf_id;
4990         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK) {
4991                 if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_lock) {
4992                         if (process_spin_lock(env, regno, true))
4993                                 return -EACCES;
4994                 } else if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_unlock) {
4995                         if (process_spin_lock(env, regno, false))
4996                                 return -EACCES;
4997                 } else {
4998                         verbose(env, "verifier internal error\n");
4999                         return -EFAULT;
5000                 }
5001         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_FUNC) {
5002                 meta->subprogno = reg->subprogno;
5003         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
5004                 /* The access to this pointer is only checked when we hit the
5005                  * next is_mem_size argument below.
5006                  */
5007                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM);
5008         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
5009                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
5010
5011                 /* This is used to refine r0 return value bounds for helpers
5012                  * that enforce this value as an upper bound on return values.
5013                  * See do_refine_retval_range() for helpers that can refine
5014                  * the return value. C type of helper is u32 so we pull register
5015                  * bound from umax_value however, if negative verifier errors
5016                  * out. Only upper bounds can be learned because retval is an
5017                  * int type and negative retvals are allowed.
5018                  */
5019                 meta->msize_max_value = reg->umax_value;
5020
5021                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
5022                  * happens using its boundaries.
5023                  */
5024                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
5025                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
5026                          * mode so that the program is required to
5027                          * initialize all the memory that the helper could
5028                          * just partially fill up.
5029                          */
5030                         meta = NULL;
5031
5032                 if (reg->smin_value < 0) {
5033                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
5034                                 regno);
5035                         return -EACCES;
5036                 }
5037
5038                 if (reg->umin_value == 0) {
5039                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
5040                                                       zero_size_allowed,
5041                                                       meta);
5042                         if (err)
5043                                 return err;
5044                 }
5045
5046                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
5047                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
5048                                 regno);
5049                         return -EACCES;
5050                 }
5051                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
5052                                               reg->umax_value,
5053                                               zero_size_allowed, meta);
5054                 if (!err)
5055                         err = mark_chain_precision(env, regno);
5056         } else if (arg_type_is_alloc_size(arg_type)) {
5057                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
5058                         verbose(env, "R%d is not a known constant'\n",
5059                                 regno);
5060                         return -EACCES;
5061                 }
5062                 meta->mem_size = reg->var_off.value;
5063         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
5064                 int size = int_ptr_type_to_size(arg_type);
5065
5066                 err = check_helper_mem_access(env, regno, size, false, meta);
5067                 if (err)
5068                         return err;
5069                 err = check_ptr_alignment(env, reg, 0, size, true);
5070         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CONST_STR) {
5071                 struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
5072                 int map_off;
5073                 u64 map_addr;
5074                 char *str_ptr;
5075
5076                 if (!bpf_map_is_rdonly(map)) {
5077                         verbose(env, "R%d does not point to a readonly map'\n", regno);
5078                         return -EACCES;
5079                 }
5080
5081                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
5082                         verbose(env, "R%d is not a constant address'\n", regno);
5083                         return -EACCES;
5084                 }
5085
5086                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
5087                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
5088                         return -EACCES;
5089                 }
5090
5091                 err = check_map_access(env, regno, reg->off,
5092                                        map->value_size - reg->off, false);
5093                 if (err)
5094                         return err;
5095
5096                 map_off = reg->off + reg->var_off.value;
5097                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &map_addr, map_off);
5098                 if (err) {
5099                         verbose(env, "direct value access on string failed\n");
5100                         return err;
5101                 }
5102
5103                 str_ptr = (char *)(long)(map_addr);
5104                 if (!strnchr(str_ptr + map_off, map->value_size - map_off, 0)) {
5105                         verbose(env, "string is not zero-terminated\n");
5106                         return -EINVAL;
5107                 }
5108         }
5109
5110         return err;
5111 }
5112
5113 static bool may_update_sockmap(struct bpf_verifier_env *env, int func_id)
5114 {
5115         enum bpf_attach_type eatype = env->prog->expected_attach_type;
5116         enum bpf_prog_type type = resolve_prog_type(env->prog);
5117
5118         if (func_id != BPF_FUNC_map_update_elem)
5119                 return false;
5120
5121         /* It's not possible to get access to a locked struct sock in these
5122          * contexts, so updating is safe.
5123          */
5124         switch (type) {
5125         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
5126                 if (eatype == BPF_TRACE_ITER)
5127                         return true;
5128                 break;
5129         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
5130         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
5131         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
5132         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
5133         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
5134         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
5135         case BPF_PROG_TYPE_SK_LOOKUP:
5136                 return true;
5137         default:
5138                 break;
5139         }
5140
5141         verbose(env, "cannot update sockmap in this context\n");
5142         return false;
5143 }
5144
5145 static bool allow_tail_call_in_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
5146 {
5147         return env->prog->jit_requested && IS_ENABLED(CONFIG_X86_64);
5148 }
5149
5150 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
5151                                         struct bpf_map *map, int func_id)
5152 {
5153         if (!map)
5154                 return 0;
5155
5156         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
5157         switch (map->map_type) {
5158         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
5159                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
5160                         goto error;
5161                 break;
5162         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
5163                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
5164                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
5165                     func_id != BPF_FUNC_skb_output &&
5166                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value &&
5167                     func_id != BPF_FUNC_xdp_output)
5168                         goto error;
5169                 break;
5170         case BPF_MAP_TYPE_RINGBUF:
5171                 if (func_id != BPF_FUNC_ringbuf_output &&
5172                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_reserve &&
5173                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_submit &&
5174                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_discard &&
5175                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_query)
5176                         goto error;
5177                 break;
5178         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
5179                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
5180                         goto error;
5181                 break;
5182         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
5183                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
5184                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
5185                         goto error;
5186                 break;
5187         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
5188         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
5189                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
5190                         goto error;
5191                 break;
5192         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
5193         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH:
5194                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
5195                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
5196                         goto error;
5197                 break;
5198         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
5199          * appear.
5200          */
5201         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
5202                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
5203                         goto error;
5204                 break;
5205         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
5206                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
5207                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
5208                         goto error;
5209                 break;
5210         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
5211         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
5212                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
5213                         goto error;
5214                 break;
5215         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
5216                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
5217                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
5218                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
5219                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map &&
5220                     func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport &&
5221                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
5222                     !may_update_sockmap(env, func_id))
5223                         goto error;
5224                 break;
5225         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
5226                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
5227                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
5228                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
5229                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash &&
5230                     func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport &&
5231                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
5232                     !may_update_sockmap(env, func_id))
5233                         goto error;
5234                 break;
5235         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
5236                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
5237                         goto error;
5238                 break;
5239         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
5240         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
5241                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
5242                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
5243                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
5244                         goto error;
5245                 break;
5246         case BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE:
5247                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_storage_get &&
5248                     func_id != BPF_FUNC_sk_storage_delete)
5249                         goto error;
5250                 break;
5251         case BPF_MAP_TYPE_INODE_STORAGE:
5252                 if (func_id != BPF_FUNC_inode_storage_get &&
5253                     func_id != BPF_FUNC_inode_storage_delete)
5254                         goto error;
5255                 break;
5256         case BPF_MAP_TYPE_TASK_STORAGE:
5257                 if (func_id != BPF_FUNC_task_storage_get &&
5258                     func_id != BPF_FUNC_task_storage_delete)
5259                         goto error;
5260                 break;
5261         default:
5262                 break;
5263         }
5264
5265         /* ... and second from the function itself. */
5266         switch (func_id) {
5267         case BPF_FUNC_tail_call:
5268                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
5269                         goto error;
5270                 if (env->subprog_cnt > 1 && !allow_tail_call_in_subprogs(env)) {
5271                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in non-JITed programs with bpf-to-bpf calls\n");
5272                         return -EINVAL;
5273                 }
5274                 break;
5275         case BPF_FUNC_perf_event_read:
5276         case BPF_FUNC_perf_event_output:
5277         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
5278         case BPF_FUNC_skb_output:
5279         case BPF_FUNC_xdp_output:
5280                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
5281                         goto error;
5282                 break;
5283         case BPF_FUNC_get_stackid:
5284                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
5285                         goto error;
5286                 break;
5287         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
5288         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
5289                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
5290                         goto error;
5291                 break;
5292         case BPF_FUNC_redirect_map:
5293                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
5294                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH &&
5295                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
5296                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
5297                         goto error;
5298                 break;
5299         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
5300         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
5301         case BPF_FUNC_sock_map_update:
5302                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
5303                         goto error;
5304                 break;
5305         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
5306         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
5307         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
5308                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
5309                         goto error;
5310                 break;
5311         case BPF_FUNC_get_local_storage:
5312                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
5313                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
5314                         goto error;
5315                 break;
5316         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
5317                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY &&
5318                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP &&
5319                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
5320                         goto error;
5321                 break;
5322         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
5323         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
5324         case BPF_FUNC_map_push_elem:
5325                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
5326                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
5327                         goto error;
5328                 break;
5329         case BPF_FUNC_sk_storage_get:
5330         case BPF_FUNC_sk_storage_delete:
5331                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE)
5332                         goto error;
5333                 break;
5334         case BPF_FUNC_inode_storage_get:
5335         case BPF_FUNC_inode_storage_delete:
5336                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_INODE_STORAGE)
5337                         goto error;
5338                 break;
5339         case BPF_FUNC_task_storage_get:
5340         case BPF_FUNC_task_storage_delete:
5341                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_TASK_STORAGE)
5342                         goto error;
5343                 break;
5344         default:
5345                 break;
5346         }
5347
5348         return 0;
5349 error:
5350         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
5351                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
5352         return -EINVAL;
5353 }
5354
5355 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
5356 {
5357         int count = 0;
5358
5359         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5360                 count++;
5361         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5362                 count++;
5363         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5364                 count++;
5365         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5366                 count++;
5367         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5368                 count++;
5369
5370         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
5371          * which is sufficient for the helper functions we have
5372          * right now.
5373          */
5374         return count <= 1;
5375 }
5376
5377 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
5378                                     enum bpf_arg_type arg_next)
5379 {
5380         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
5381                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
5382                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
5383                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
5384 }
5385
5386 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
5387 {
5388         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
5389          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
5390          * to be paired, so make sure there's no buggy
5391          * helper function specification.
5392          */
5393         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
5394             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
5395             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
5396             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
5397             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
5398             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
5399                 return false;
5400
5401         return true;
5402 }
5403
5404 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
5405 {
5406         int count = 0;
5407
5408         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg1_type))
5409                 count++;
5410         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg2_type))
5411                 count++;
5412         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg3_type))
5413                 count++;
5414         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg4_type))
5415                 count++;
5416         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg5_type))
5417                 count++;
5418
5419         /* A reference acquiring function cannot acquire
5420          * another refcounted ptr.
5421          */
5422         if (may_be_acquire_function(func_id) && count)
5423                 return false;
5424
5425         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
5426          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
5427          */
5428         return count <= 1;
5429 }
5430
5431 static bool check_btf_id_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
5432 {
5433         int i;
5434
5435         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(fn->arg_type); i++) {
5436                 if (fn->arg_type[i] == ARG_PTR_TO_BTF_ID && !fn->arg_btf_id[i])
5437                         return false;
5438
5439                 if (fn->arg_type[i] != ARG_PTR_TO_BTF_ID && fn->arg_btf_id[i])
5440                         return false;
5441         }
5442
5443         return true;
5444 }
5445
5446 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
5447 {
5448         return check_raw_mode_ok(fn) &&
5449                check_arg_pair_ok(fn) &&
5450                check_btf_id_ok(fn) &&
5451                check_refcount_ok(fn, func_id) ? 0 : -EINVAL;
5452 }
5453
5454 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
5455  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
5456  */
5457 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
5458                                      struct bpf_func_state *state)
5459 {
5460         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
5461         int i;
5462
5463         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5464                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
5465                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
5466
5467         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5468                 if (!reg)
5469                         continue;
5470                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
5471                         __mark_reg_unknown(env, reg);
5472         }
5473 }
5474
5475 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
5476 {
5477         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
5478         int i;
5479
5480         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5481                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
5482 }
5483
5484 enum {
5485         AT_PKT_END = -1,
5486         BEYOND_PKT_END = -2,
5487 };
5488
5489 static void mark_pkt_end(struct bpf_verifier_state *vstate, int regn, bool range_open)
5490 {
5491         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5492         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regn];
5493
5494         if (reg->type != PTR_TO_PACKET)
5495                 /* PTR_TO_PACKET_META is not supported yet */
5496                 return;
5497
5498         /* The 'reg' is pkt > pkt_end or pkt >= pkt_end.
5499          * How far beyond pkt_end it goes is unknown.
5500          * if (!range_open) it's the case of pkt >= pkt_end
5501          * if (range_open) it's the case of pkt > pkt_end
5502          * hence this pointer is at least 1 byte bigger than pkt_end
5503          */
5504         if (range_open)
5505                 reg->range = BEYOND_PKT_END;
5506         else
5507                 reg->range = AT_PKT_END;
5508 }
5509
5510 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
5511                                    struct bpf_func_state *state,
5512                                    int ref_obj_id)
5513 {
5514         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
5515         int i;
5516
5517         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5518                 if (regs[i].ref_obj_id == ref_obj_id)
5519                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
5520
5521         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5522                 if (!reg)
5523                         continue;
5524                 if (reg->ref_obj_id == ref_obj_id)
5525                         __mark_reg_unknown(env, reg);
5526         }
5527 }
5528
5529 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
5530  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
5531  */
5532 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
5533                              int ref_obj_id)
5534 {
5535         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
5536         int err;
5537         int i;
5538
5539         err = release_reference_state(cur_func(env), ref_obj_id);
5540         if (err)
5541                 return err;
5542
5543         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5544                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], ref_obj_id);
5545
5546         return 0;
5547 }
5548
5549 static void clear_caller_saved_regs(struct bpf_verifier_env *env,
5550                                     struct bpf_reg_state *regs)
5551 {
5552         int i;
5553
5554         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
5555         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
5556                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
5557                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
5558         }
5559 }
5560
5561 typedef int (*set_callee_state_fn)(struct bpf_verifier_env *env,
5562                                    struct bpf_func_state *caller,
5563                                    struct bpf_func_state *callee,
5564                                    int insn_idx);
5565
5566 static int __check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
5567                              int *insn_idx, int subprog,
5568                              set_callee_state_fn set_callee_state_cb)
5569 {
5570         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
5571         struct bpf_func_info_aux *func_info_aux;
5572         struct bpf_func_state *caller, *callee;
5573         int err;
5574         bool is_global = false;
5575
5576         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
5577                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
5578                         state->curframe + 2);
5579                 return -E2BIG;
5580         }
5581
5582         caller = state->frame[state->curframe];
5583         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
5584                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
5585                         state->curframe + 1);
5586                 return -EFAULT;
5587         }
5588
5589         func_info_aux = env->prog->aux->func_info_aux;
5590         if (func_info_aux)
5591                 is_global = func_info_aux[subprog].linkage == BTF_FUNC_GLOBAL;
5592         err = btf_check_subprog_arg_match(env, subprog, caller->regs);
5593         if (err == -EFAULT)
5594                 return err;
5595         if (is_global) {
5596                 if (err) {
5597                         verbose(env, "Caller passes invalid args into func#%d\n",
5598                                 subprog);
5599                         return err;
5600                 } else {
5601                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
5602                                 verbose(env,
5603                                         "Func#%d is global and valid. Skipping.\n",
5604                                         subprog);
5605                         clear_caller_saved_regs(env, caller->regs);
5606
5607                         /* All global functions return a 64-bit SCALAR_VALUE */
5608                         mark_reg_unknown(env, caller->regs, BPF_REG_0);
5609                         caller->regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
5610
5611                         /* continue with next insn after call */
5612                         return 0;
5613                 }
5614         }
5615
5616         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
5617         if (!callee)
5618                 return -ENOMEM;
5619         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
5620
5621         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
5622          * into its own stack before reading from it.
5623          * callee can read/write into caller's stack
5624          */
5625         init_func_state(env, callee,
5626                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
5627                         *insn_idx /* callsite */,
5628                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
5629                         subprog /* subprog number within this prog */);
5630
5631         /* Transfer references to the callee */
5632         err = transfer_reference_state(callee, caller);
5633         if (err)
5634                 return err;
5635
5636         err = set_callee_state_cb(env, caller, callee, *insn_idx);
5637         if (err)
5638                 return err;
5639
5640         clear_caller_saved_regs(env, caller->regs);
5641
5642         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
5643         state->curframe++;
5644
5645         /* and go analyze first insn of the callee */
5646         *insn_idx = env->subprog_info[subprog].start - 1;
5647
5648         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
5649                 verbose(env, "caller:\n");
5650                 print_verifier_state(env, caller);
5651                 verbose(env, "callee:\n");
5652                 print_verifier_state(env, callee);
5653         }
5654         return 0;
5655 }
5656
5657 int map_set_for_each_callback_args(struct bpf_verifier_env *env,
5658                                    struct bpf_func_state *caller,
5659                                    struct bpf_func_state *callee)
5660 {
5661         /* bpf_for_each_map_elem(struct bpf_map *map, void *callback_fn,
5662          *      void *callback_ctx, u64 flags);
5663          * callback_fn(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
5664          *      void *callback_ctx);
5665          */
5666         callee->regs[BPF_REG_1] = caller->regs[BPF_REG_1];
5667
5668         callee->regs[BPF_REG_2].type = PTR_TO_MAP_KEY;
5669         __mark_reg_known_zero(&callee->regs[BPF_REG_2]);
5670         callee->regs[BPF_REG_2].map_ptr = caller->regs[BPF_REG_1].map_ptr;
5671
5672         callee->regs[BPF_REG_3].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5673         __mark_reg_known_zero(&callee->regs[BPF_REG_3]);
5674         callee->regs[BPF_REG_3].map_ptr = caller->regs[BPF_REG_1].map_ptr;
5675
5676         /* pointer to stack or null */
5677         callee->regs[BPF_REG_4] = caller->regs[BPF_REG_3];
5678
5679         /* unused */
5680         __mark_reg_not_init(env, &callee->regs[BPF_REG_5]);
5681         return 0;
5682 }
5683
5684 static int set_callee_state(struct bpf_verifier_env *env,
5685                             struct bpf_func_state *caller,
5686                             struct bpf_func_state *callee, int insn_idx)
5687 {
5688         int i;
5689
5690         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
5691          * pointers, which connects us up to the liveness chain
5692          */
5693         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
5694                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
5695         return 0;
5696 }
5697
5698 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
5699                            int *insn_idx)
5700 {
5701         int subprog, target_insn;
5702
5703         target_insn = *insn_idx + insn->imm + 1;
5704         subprog = find_subprog(env, target_insn);
5705         if (subprog < 0) {
5706                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
5707                         target_insn);
5708                 return -EFAULT;
5709         }
5710
5711         return __check_func_call(env, insn, insn_idx, subprog, set_callee_state);
5712 }
5713
5714 static int set_map_elem_callback_state(struct bpf_verifier_env *env,
5715                                        struct bpf_func_state *caller,
5716                                        struct bpf_func_state *callee,
5717                                        int insn_idx)
5718 {
5719         struct bpf_insn_aux_data *insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
5720         struct bpf_map *map;
5721         int err;
5722
5723         if (bpf_map_ptr_poisoned(insn_aux)) {
5724                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
5725                 return -EINVAL;
5726         }
5727
5728         map = BPF_MAP_PTR(insn_aux->map_ptr_state);
5729         if (!map->ops->map_set_for_each_callback_args ||
5730             !map->ops->map_for_each_callback) {
5731                 verbose(env, "callback function not allowed for map\n");
5732                 return -ENOTSUPP;
5733         }
5734
5735         err = map->ops->map_set_for_each_callback_args(env, caller, callee);
5736         if (err)
5737                 return err;
5738
5739         callee->in_callback_fn = true;
5740         return 0;
5741 }
5742
5743 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
5744 {
5745         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
5746         struct bpf_func_state *caller, *callee;
5747         struct bpf_reg_state *r0;
5748         int err;
5749
5750         callee = state->frame[state->curframe];
5751         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
5752         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
5753                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
5754                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
5755                  * since these pointers are valid. Only current stack
5756                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
5757                  * but let's be conservative
5758                  */
5759                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
5760                 return -EINVAL;
5761         }
5762
5763         state->curframe--;
5764         caller = state->frame[state->curframe];
5765         if (callee->in_callback_fn) {
5766                 /* enforce R0 return value range [0, 1]. */
5767                 struct tnum range = tnum_range(0, 1);
5768
5769                 if (r0->type != SCALAR_VALUE) {
5770                         verbose(env, "R0 not a scalar value\n");
5771                         return -EACCES;
5772                 }
5773                 if (!tnum_in(range, r0->var_off)) {
5774                         verbose_invalid_scalar(env, r0, &range, "callback return", "R0");
5775                         return -EINVAL;
5776                 }
5777         } else {
5778                 /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
5779                 caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
5780         }
5781
5782         /* Transfer references to the caller */
5783         err = transfer_reference_state(caller, callee);
5784         if (err)
5785                 return err;
5786
5787         *insn_idx = callee->callsite + 1;
5788         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
5789                 verbose(env, "returning from callee:\n");
5790                 print_verifier_state(env, callee);
5791                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
5792                 print_verifier_state(env, caller);
5793         }
5794         /* clear everything in the callee */
5795         free_func_state(callee);
5796         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
5797         return 0;
5798 }
5799
5800 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
5801                                    int func_id,
5802                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
5803 {
5804         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
5805
5806         if (ret_type != RET_INTEGER ||
5807             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
5808              func_id != BPF_FUNC_get_task_stack &&
5809              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str &&
5810              func_id != BPF_FUNC_probe_read_kernel_str &&
5811              func_id != BPF_FUNC_probe_read_user_str))
5812                 return;
5813
5814         ret_reg->smax_value = meta->msize_max_value;
5815         ret_reg->s32_max_value = meta->msize_max_value;
5816         ret_reg->smin_value = -MAX_ERRNO;
5817         ret_reg->s32_min_value = -MAX_ERRNO;
5818         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
5819         __reg_bound_offset(ret_reg);
5820         __update_reg_bounds(ret_reg);
5821 }
5822
5823 static int
5824 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
5825                 int func_id, int insn_idx)
5826 {
5827         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
5828         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
5829
5830         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
5831             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
5832             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
5833             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
5834             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
5835             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
5836             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
5837             func_id != BPF_FUNC_for_each_map_elem &&
5838             func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
5839                 return 0;
5840
5841         if (map == NULL) {
5842                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
5843                 return -EINVAL;
5844         }
5845
5846         /* In case of read-only, some additional restrictions
5847          * need to be applied in order to prevent altering the
5848          * state of the map from program side.
5849          */
5850         if ((map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) &&
5851             (func_id == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
5852              func_id == BPF_FUNC_map_update_elem ||
5853              func_id == BPF_FUNC_map_push_elem ||
5854              func_id == BPF_FUNC_map_pop_elem)) {
5855                 verbose(env, "write into map forbidden\n");
5856                 return -EACCES;
5857         }
5858
5859         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state))
5860                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
5861                                   !meta->map_ptr->bypass_spec_v1);
5862         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state) != meta->map_ptr)
5863                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
5864                                   !meta->map_ptr->bypass_spec_v1);
5865         return 0;
5866 }
5867
5868 static int
5869 record_func_key(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
5870                 int func_id, int insn_idx)
5871 {
5872         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
5873         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg;
5874         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
5875         struct tnum range;
5876         u64 val;
5877         int err;
5878
5879         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
5880                 return 0;
5881         if (!map || map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY) {
5882                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
5883                 return -EINVAL;
5884         }
5885
5886         range = tnum_range(0, map->max_entries - 1);
5887         reg = &regs[BPF_REG_3];
5888
5889         if (!register_is_const(reg) || !tnum_in(range, reg->var_off)) {
5890                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
5891                 return 0;
5892         }
5893
5894         err = mark_chain_precision(env, BPF_REG_3);
5895         if (err)
5896                 return err;
5897
5898         val = reg->var_off.value;
5899         if (bpf_map_key_unseen(aux))
5900                 bpf_map_key_store(aux, val);
5901         else if (!bpf_map_key_poisoned(aux) &&
5902                   bpf_map_key_immediate(aux) != val)
5903                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
5904         return 0;
5905 }
5906
5907 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
5908 {
5909         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
5910         int i;
5911
5912         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
5913                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
5914                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
5915         }
5916         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
5917 }
5918
5919 static int check_bpf_snprintf_call(struct bpf_verifier_env *env,
5920                                    struct bpf_reg_state *regs)
5921 {
5922         struct bpf_reg_state *fmt_reg = &regs[BPF_REG_3];
5923         struct bpf_reg_state *data_len_reg = &regs[BPF_REG_5];
5924         struct bpf_map *fmt_map = fmt_reg->map_ptr;
5925         int err, fmt_map_off, num_args;
5926         u64 fmt_addr;
5927         char *fmt;
5928
5929         /* data must be an array of u64 */
5930         if (data_len_reg->var_off.value % 8)
5931                 return -EINVAL;
5932         num_args = data_len_reg->var_off.value / 8;
5933
5934         /* fmt being ARG_PTR_TO_CONST_STR guarantees that var_off is const
5935          * and map_direct_value_addr is set.
5936          */
5937         fmt_map_off = fmt_reg->off + fmt_reg->var_off.value;
5938         err = fmt_map->ops->map_direct_value_addr(fmt_map, &fmt_addr,
5939                                                   fmt_map_off);
5940         if (err) {
5941                 verbose(env, "verifier bug\n");
5942                 return -EFAULT;
5943         }
5944         fmt = (char *)(long)fmt_addr + fmt_map_off;
5945
5946         /* We are also guaranteed that fmt+fmt_map_off is NULL terminated, we
5947          * can focus on validating the format specifiers.
5948          */
5949         err = bpf_bprintf_prepare(fmt, UINT_MAX, NULL, NULL, num_args);
5950         if (err < 0)
5951                 verbose(env, "Invalid format string\n");
5952
5953         return err;
5954 }
5955
5956 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
5957                              int *insn_idx_p)
5958 {
5959         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
5960         struct bpf_reg_state *regs;
5961         struct bpf_call_arg_meta meta;
5962         int insn_idx = *insn_idx_p;
5963         bool changes_data;
5964         int i, err, func_id;
5965
5966         /* find function prototype */
5967         func_id = insn->imm;
5968         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
5969                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
5970                         func_id);
5971                 return -EINVAL;
5972         }
5973
5974         if (env->ops->get_func_proto)
5975                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
5976         if (!fn) {
5977                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
5978                         func_id);
5979                 return -EINVAL;
5980         }
5981
5982         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
5983         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
5984                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
5985                 return -EINVAL;
5986         }
5987
5988         if (fn->allowed && !fn->allowed(env->prog)) {
5989                 verbose(env, "helper call is not allowed in probe\n");
5990                 return -EINVAL;
5991         }
5992
5993         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
5994         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
5995         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
5996                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
5997                         func_id_name(func_id), func_id);
5998                 return -EINVAL;
5999         }
6000
6001         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
6002         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
6003
6004         err = check_func_proto(fn, func_id);
6005         if (err) {
6006                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
6007                         func_id_name(func_id), func_id);
6008                 return err;
6009         }
6010
6011         meta.func_id = func_id;
6012         /* check args */
6013         for (i = 0; i < MAX_BPF_FUNC_REG_ARGS; i++) {
6014                 err = check_func_arg(env, i, &meta, fn);
6015                 if (err)
6016                         return err;
6017         }
6018
6019         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
6020         if (err)
6021                 return err;
6022
6023         err = record_func_key(env, &meta, func_id, insn_idx);
6024         if (err)
6025                 return err;
6026
6027         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
6028          * is inferred from register state.
6029          */
6030         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
6031                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
6032                                        BPF_WRITE, -1, false);
6033                 if (err)
6034                         return err;
6035         }
6036
6037         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
6038                 err = check_reference_leak(env);
6039                 if (err) {
6040                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
6041                         return err;
6042                 }
6043         } else if (is_release_function(func_id)) {
6044                 err = release_reference(env, meta.ref_obj_id);
6045                 if (err) {
6046                         verbose(env, "func %s#%d reference has not been acquired before\n",
6047                                 func_id_name(func_id), func_id);
6048                         return err;
6049                 }
6050         }
6051
6052         regs = cur_regs(env);
6053
6054         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
6055          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
6056          */
6057         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
6058             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
6059                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
6060                 return -EINVAL;
6061         }
6062
6063         if (func_id == BPF_FUNC_for_each_map_elem) {
6064                 err = __check_func_call(env, insn, insn_idx_p, meta.subprogno,
6065                                         set_map_elem_callback_state);
6066                 if (err < 0)
6067                         return -EINVAL;
6068         }
6069
6070         if (func_id == BPF_FUNC_snprintf) {
6071                 err = check_bpf_snprintf_call(env, regs);
6072                 if (err < 0)
6073                         return err;
6074         }
6075
6076         /* reset caller saved regs */
6077         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
6078                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6079                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
6080         }
6081
6082         /* helper call returns 64-bit value. */
6083         regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
6084
6085         /* update return register (already marked as written above) */
6086         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
6087                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
6088                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6089         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
6090                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
6091         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
6092                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
6093                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
6094                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6095                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
6096                  * can check 'value_size' boundary of memory access
6097                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
6098                  */
6099                 if (meta.map_ptr == NULL) {
6100                         verbose(env,
6101                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
6102                         return -EINVAL;
6103                 }
6104                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
6105                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
6106                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
6107                         if (map_value_has_spin_lock(meta.map_ptr))
6108                                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
6109                 } else {
6110                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
6111                 }
6112         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
6113                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6114                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
6115         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
6116                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6117                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL;
6118         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
6119                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6120                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
6121         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_ALLOC_MEM_OR_NULL) {
6122                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6123                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MEM_OR_NULL;
6124                 regs[BPF_REG_0].mem_size = meta.mem_size;
6125         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID_OR_NULL ||
6126                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID) {
6127                 const struct btf_type *t;
6128
6129                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6130                 t = btf_type_skip_modifiers(meta.ret_btf, meta.ret_btf_id, NULL);
6131                 if (!btf_type_is_struct(t)) {
6132                         u32 tsize;
6133                         const struct btf_type *ret;
6134                         const char *tname;
6135
6136                         /* resolve the type size of ksym. */
6137                         ret = btf_resolve_size(meta.ret_btf, t, &tsize);
6138                         if (IS_ERR(ret)) {
6139                                 tname = btf_name_by_offset(meta.ret_btf, t->name_off);
6140                                 verbose(env, "unable to resolve the size of type '%s': %ld\n",
6141                                         tname, PTR_ERR(ret));
6142                                 return -EINVAL;
6143                         }
6144                         regs[BPF_REG_0].type =
6145                                 fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID ?
6146                                 PTR_TO_MEM : PTR_TO_MEM_OR_NULL;
6147                         regs[BPF_REG_0].mem_size = tsize;
6148                 } else {
6149                         regs[BPF_REG_0].type =
6150                                 fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID ?
6151                                 PTR_TO_BTF_ID : PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL;
6152                         regs[BPF_REG_0].btf = meta.ret_btf;
6153                         regs[BPF_REG_0].btf_id = meta.ret_btf_id;
6154                 }
6155         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL ||
6156                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_BTF_ID) {
6157                 int ret_btf_id;
6158
6159                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6160                 regs[BPF_REG_0].type = fn->ret_type == RET_PTR_TO_BTF_ID ?
6161                                                      PTR_TO_BTF_ID :
6162                                                      PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL;
6163                 ret_btf_id = *fn->ret_btf_id;
6164                 if (ret_btf_id == 0) {
6165                         verbose(env, "invalid return type %d of func %s#%d\n",
6166                                 fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
6167                         return -EINVAL;
6168                 }
6169                 /* current BPF helper definitions are only coming from
6170                  * built-in code with type IDs from  vmlinux BTF
6171                  */
6172                 regs[BPF_REG_0].btf = btf_vmlinux;
6173                 regs[BPF_REG_0].btf_id = ret_btf_id;
6174         } else {
6175                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
6176                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
6177                 return -EINVAL;
6178         }
6179
6180         if (reg_type_may_be_null(regs[BPF_REG_0].type))
6181                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
6182
6183         if (is_ptr_cast_function(func_id)) {
6184                 /* For release_reference() */
6185                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = meta.ref_obj_id;
6186         } else if (is_acquire_function(func_id, meta.map_ptr)) {
6187                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
6188
6189                 if (id < 0)
6190                         return id;
6191                 /* For mark_ptr_or_null_reg() */
6192                 regs[BPF_REG_0].id = id;
6193                 /* For release_reference() */
6194                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = id;
6195         }
6196
6197         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
6198
6199         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
6200         if (err)
6201                 return err;
6202
6203         if ((func_id == BPF_FUNC_get_stack ||
6204              func_id == BPF_FUNC_get_task_stack) &&
6205             !env->prog->has_callchain_buf) {
6206                 const char *err_str;
6207
6208 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
6209                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
6210                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
6211 #else
6212                 err = -ENOTSUPP;
6213                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
6214 #endif
6215                 if (err) {
6216                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
6217                         return err;
6218                 }
6219
6220                 env->prog->has_callchain_buf = true;
6221         }
6222
6223         if (func_id == BPF_FUNC_get_stackid || func_id == BPF_FUNC_get_stack)
6224                 env->prog->call_get_stack = true;
6225
6226         if (changes_data)
6227                 clear_all_pkt_pointers(env);
6228         return 0;
6229 }
6230
6231 /* mark_btf_func_reg_size() is used when the reg size is determined by
6232  * the BTF func_proto's return value size and argument.
6233  */
6234 static void mark_btf_func_reg_size(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
6235                                    size_t reg_size)
6236 {
6237         struct bpf_reg_state *reg = &cur_regs(env)[regno];
6238
6239         if (regno == BPF_REG_0) {
6240                 /* Function return value */
6241                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
6242                 reg->subreg_def = reg_size == sizeof(u64) ?
6243                         DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
6244         } else {
6245                 /* Function argument */
6246                 if (reg_size == sizeof(u64)) {
6247                         mark_insn_zext(env, reg);
6248                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
6249                 } else {
6250                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ32);
6251                 }
6252         }
6253 }
6254
6255 static int check_kfunc_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6256 {
6257         const struct btf_type *t, *func, *func_proto, *ptr_type;
6258         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6259         const char *func_name, *ptr_type_name;
6260         u32 i, nargs, func_id, ptr_type_id;
6261         const struct btf_param *args;
6262         int err;
6263
6264         func_id = insn->imm;
6265         func = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func_id);
6266         func_name = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, func->name_off);
6267         func_proto = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func->type);
6268
6269         if (!env->ops->check_kfunc_call ||
6270             !env->ops->check_kfunc_call(func_id)) {
6271                 verbose(env, "calling kernel function %s is not allowed\n",
6272                         func_name);
6273                 return -EACCES;
6274         }
6275
6276         /* Check the arguments */
6277         err = btf_check_kfunc_arg_match(env, btf_vmlinux, func_id, regs);
6278         if (err)
6279                 return err;
6280
6281         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++)
6282                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6283
6284         /* Check return type */
6285         t = btf_type_skip_modifiers(btf_vmlinux, func_proto->type, NULL);
6286         if (btf_type_is_scalar(t)) {
6287                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6288                 mark_btf_func_reg_size(env, BPF_REG_0, t->size);
6289         } else if (btf_type_is_ptr(t)) {
6290                 ptr_type = btf_type_skip_modifiers(btf_vmlinux, t->type,
6291                                                    &ptr_type_id);
6292                 if (!btf_type_is_struct(ptr_type)) {
6293                         ptr_type_name = btf_name_by_offset(btf_vmlinux,
6294                                                            ptr_type->name_off);
6295                         verbose(env, "kernel function %s returns pointer type %s %s is not supported\n",
6296                                 func_name, btf_type_str(ptr_type),
6297                                 ptr_type_name);
6298                         return -EINVAL;
6299                 }
6300                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6301                 regs[BPF_REG_0].btf = btf_vmlinux;
6302                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_BTF_ID;
6303                 regs[BPF_REG_0].btf_id = ptr_type_id;
6304                 mark_btf_func_reg_size(env, BPF_REG_0, sizeof(void *));
6305         } /* else { add_kfunc_call() ensures it is btf_type_is_void(t) } */
6306
6307         nargs = btf_type_vlen(func_proto);
6308         args = (const struct btf_param *)(func_proto + 1);
6309         for (i = 0; i < nargs; i++) {
6310                 u32 regno = i + 1;
6311
6312                 t = btf_type_skip_modifiers(btf_vmlinux, args[i].type, NULL);
6313                 if (btf_type_is_ptr(t))
6314                         mark_btf_func_reg_size(env, regno, sizeof(void *));
6315                 else
6316                         /* scalar. ensured by btf_check_kfunc_arg_match() */
6317                         mark_btf_func_reg_size(env, regno, t->size);
6318         }
6319
6320         return 0;
6321 }
6322
6323 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
6324 {
6325         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
6326         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
6327
6328         if (b < 0)
6329                 return res > a;
6330         return res < a;
6331 }
6332
6333 static bool signed_add32_overflows(s32 a, s32 b)
6334 {
6335         /* Do the add in u32, where overflow is well-defined */
6336         s32 res = (s32)((u32)a + (u32)b);
6337
6338         if (b < 0)
6339                 return res > a;
6340         return res < a;
6341 }
6342
6343 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
6344 {
6345         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
6346         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
6347
6348         if (b < 0)
6349                 return res < a;
6350         return res > a;
6351 }
6352
6353 static bool signed_sub32_overflows(s32 a, s32 b)
6354 {
6355         /* Do the sub in u32, where overflow is well-defined */
6356         s32 res = (s32)((u32)a - (u32)b);
6357
6358         if (b < 0)
6359                 return res < a;
6360         return res > a;
6361 }
6362
6363 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
6364                                   const struct bpf_reg_state *reg,
6365                                   enum bpf_reg_type type)
6366 {
6367         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
6368         s64 val = reg->var_off.value;
6369         s64 smin = reg->smin_value;
6370
6371         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
6372                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
6373                         reg_type_str[type], val);
6374                 return false;
6375         }
6376
6377         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
6378                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
6379                         reg_type_str[type], reg->off);
6380                 return false;
6381         }
6382
6383         if (smin == S64_MIN) {
6384                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
6385                         reg_type_str[type]);
6386                 return false;
6387         }
6388
6389         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
6390                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
6391                         smin, reg_type_str[type]);
6392                 return false;
6393         }
6394
6395         return true;
6396 }
6397
6398 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
6399 {
6400         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
6401 }
6402
6403 enum {
6404         REASON_BOUNDS   = -1,
6405         REASON_TYPE     = -2,
6406         REASON_PATHS    = -3,
6407         REASON_LIMIT    = -4,
6408         REASON_STACK    = -5,
6409 };
6410
6411 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
6412                               u32 *alu_limit, bool mask_to_left)
6413 {
6414         u32 max = 0, ptr_limit = 0;
6415
6416         switch (ptr_reg->type) {
6417         case PTR_TO_STACK:
6418                 /* Offset 0 is out-of-bounds, but acceptable start for the
6419                  * left direction, see BPF_REG_FP. Also, unknown scalar
6420                  * offset where we would need to deal with min/max bounds is
6421                  * currently prohibited for unprivileged.
6422                  */
6423                 max = MAX_BPF_STACK + mask_to_left;
6424                 ptr_limit = -(ptr_reg->var_off.value + ptr_reg->off);
6425                 break;
6426         case PTR_TO_MAP_VALUE:
6427                 max = ptr_reg->map_ptr->value_size;
6428                 ptr_limit = (mask_to_left ?
6429                              ptr_reg->smin_value :
6430                              ptr_reg->umax_value) + ptr_reg->off;
6431                 break;
6432         default:
6433                 return REASON_TYPE;
6434         }
6435
6436         if (ptr_limit >= max)
6437                 return REASON_LIMIT;
6438         *alu_limit = ptr_limit;
6439         return 0;
6440 }
6441
6442 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
6443                                     const struct bpf_insn *insn)
6444 {
6445         return env->bypass_spec_v1 || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
6446 }
6447
6448 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
6449                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
6450 {
6451         /* If we arrived here from different branches with different
6452          * state or limits to sanitize, then this won't work.
6453          */
6454         if (aux->alu_state &&
6455             (aux->alu_state != alu_state ||
6456              aux->alu_limit != alu_limit))
6457                 return REASON_PATHS;
6458
6459         /* Corresponding fixup done in do_misc_fixups(). */
6460         aux->alu_state = alu_state;
6461         aux->alu_limit = alu_limit;
6462         return 0;
6463 }
6464
6465 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
6466                             struct bpf_insn *insn)
6467 {
6468         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
6469
6470         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
6471                 return 0;
6472
6473         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
6474 }
6475
6476 static bool sanitize_needed(u8 opcode)
6477 {
6478         return opcode == BPF_ADD || opcode == BPF_SUB;
6479 }
6480
6481 struct bpf_sanitize_info {
6482         struct bpf_insn_aux_data aux;
6483         bool mask_to_left;
6484 };
6485
6486 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
6487                             struct bpf_insn *insn,
6488                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
6489                             const struct bpf_reg_state *off_reg,
6490                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
6491                             struct bpf_sanitize_info *info,
6492                             const bool commit_window)
6493 {
6494         struct bpf_insn_aux_data *aux = commit_window ? cur_aux(env) : &info->aux;
6495         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
6496         bool off_is_imm = tnum_is_const(off_reg->var_off);
6497         bool off_is_neg = off_reg->smin_value < 0;
6498         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
6499         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6500         u32 alu_state, alu_limit;
6501         struct bpf_reg_state tmp;
6502         bool ret;
6503         int err;
6504
6505         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
6506                 return 0;
6507
6508         /* We already marked aux for masking from non-speculative
6509          * paths, thus we got here in the first place. We only care
6510          * to explore bad access from here.
6511          */
6512         if (vstate->speculative)
6513                 goto do_sim;
6514
6515         if (!commit_window) {
6516                 if (!tnum_is_const(off_reg->var_off) &&
6517                     (off_reg->smin_value < 0) != (off_reg->smax_value < 0))
6518                         return REASON_BOUNDS;
6519
6520                 info->mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
6521                                      (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
6522         }
6523
6524         err = retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, info->mask_to_left);
6525         if (err < 0)
6526                 return err;
6527
6528         if (commit_window) {
6529                 /* In commit phase we narrow the masking window based on
6530                  * the observed pointer move after the simulated operation.
6531                  */
6532                 alu_state = info->aux.alu_state;
6533                 alu_limit = abs(info->aux.alu_limit - alu_limit);
6534         } else {
6535                 alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
6536                 alu_state |= off_is_imm ? BPF_ALU_IMMEDIATE : 0;
6537                 alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
6538                              BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
6539         }
6540
6541         err = update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit);
6542         if (err < 0)
6543                 return err;
6544 do_sim:
6545         /* If we're in commit phase, we're done here given we already
6546          * pushed the truncated dst_reg into the speculative verification
6547          * stack.
6548          *
6549          * Also, when register is a known constant, we rewrite register-based
6550          * operation to immediate-based, and thus do not need masking (and as
6551          * a consequence, do not need to simulate the zero-truncation either).
6552          */
6553         if (commit_window || off_is_imm)
6554                 return 0;
6555
6556         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
6557          * speculative execution from truncation as a result of
6558          * masking when off was not within expected range. If off
6559          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
6560          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
6561          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
6562          * and truncated reg-based in the other in order to explore
6563          * bad access.
6564          */
6565         if (!ptr_is_dst_reg) {
6566                 tmp = *dst_reg;
6567                 *dst_reg = *ptr_reg;
6568         }
6569         ret = push_stack(env, env->insn_idx + 1, env->insn_idx, true);
6570         if (!ptr_is_dst_reg && ret)
6571                 *dst_reg = tmp;
6572         return !ret ? REASON_STACK : 0;
6573 }
6574
6575 static void sanitize_mark_insn_seen(struct bpf_verifier_env *env)
6576 {
6577         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
6578
6579         /* If we simulate paths under speculation, we don't update the
6580          * insn as 'seen' such that when we verify unreachable paths in
6581          * the non-speculative domain, sanitize_dead_code() can still
6582          * rewrite/sanitize them.
6583          */
6584         if (!vstate->speculative)
6585                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = env->pass_cnt;
6586 }
6587
6588 static int sanitize_err(struct bpf_verifier_env *env,
6589                         const struct bpf_insn *insn, int reason,
6590                         const struct bpf_reg_state *off_reg,
6591                         const struct bpf_reg_state *dst_reg)
6592 {
6593         static const char *err = "pointer arithmetic with it prohibited for !root";
6594         const char *op = BPF_OP(insn->code) == BPF_ADD ? "add" : "sub";
6595         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
6596
6597         switch (reason) {
6598         case REASON_BOUNDS:
6599                 verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, %s\n",
6600                         off_reg == dst_reg ? dst : src, err);
6601                 break;
6602         case REASON_TYPE:
6603                 verbose(env, "R%d has pointer with unsupported alu operation, %s\n",
6604                         off_reg == dst_reg ? src : dst, err);
6605                 break;
6606         case REASON_PATHS:
6607                 verbose(env, "R%d tried to %s from different maps, paths or scalars, %s\n",
6608                         dst, op, err);
6609                 break;
6610         case REASON_LIMIT:
6611                 verbose(env, "R%d tried to %s beyond pointer bounds, %s\n",
6612                         dst, op, err);
6613                 break;
6614         case REASON_STACK:
6615                 verbose(env, "R%d could not be pushed for speculative verification, %s\n",
6616                         dst, err);
6617                 break;
6618         default:
6619                 verbose(env, "verifier internal error: unknown reason (%d)\n",
6620                         reason);
6621                 break;
6622         }
6623
6624         return -EACCES;
6625 }
6626
6627 /* check that stack access falls within stack limits and that 'reg' doesn't
6628  * have a variable offset.
6629  *
6630  * Variable offset is prohibited for unprivileged mode for simplicity since it
6631  * requires corresponding support in Spectre masking for stack ALU.  See also
6632  * retrieve_ptr_limit().
6633  *
6634  *
6635  * 'off' includes 'reg->off'.
6636  */
6637 static int check_stack_access_for_ptr_arithmetic(
6638                                 struct bpf_verifier_env *env,
6639                                 int regno,
6640                                 const struct bpf_reg_state *reg,
6641                                 int off)
6642 {
6643         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
6644                 char tn_buf[48];
6645
6646                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
6647                 verbose(env, "R%d variable stack access prohibited for !root, var_off=%s off=%d\n",
6648                         regno, tn_buf, off);
6649                 return -EACCES;
6650         }
6651
6652         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
6653                 verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
6654                         "prohibited for !root; off=%d\n", regno, off);
6655                 return -EACCES;
6656         }
6657
6658         return 0;
6659 }
6660
6661 static int sanitize_check_bounds(struct bpf_verifier_env *env,
6662                                  const struct bpf_insn *insn,
6663                                  const struct bpf_reg_state *dst_reg)
6664 {
6665         u32 dst = insn->dst_reg;
6666
6667         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
6668          * in order to be able to sanitize access later on.
6669          */
6670         if (env->bypass_spec_v1)
6671                 return 0;
6672
6673         switch (dst_reg->type) {
6674         case PTR_TO_STACK:
6675                 if (check_stack_access_for_ptr_arithmetic(env, dst, dst_reg,
6676                                         dst_reg->off + dst_reg->var_off.value))
6677                         return -EACCES;
6678                 break;
6679         case PTR_TO_MAP_VALUE:
6680                 if (check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
6681                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
6682                                 "prohibited for !root\n", dst);
6683                         return -EACCES;
6684                 }
6685                 break;
6686         default:
6687                 break;
6688         }
6689
6690         return 0;
6691 }
6692
6693 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
6694  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
6695  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
6696  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
6697  */
6698 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
6699                                    struct bpf_insn *insn,
6700                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
6701                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
6702 {
6703         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
6704         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
6705         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
6706         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
6707         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
6708             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
6709         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
6710             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
6711         struct bpf_sanitize_info info = {};
6712         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6713         u32 dst = insn->dst_reg;
6714         int ret;
6715
6716         dst_reg = &regs[dst];
6717
6718         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
6719             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
6720                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
6721                  * e.g. dead branches.
6722                  */
6723                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
6724                 return 0;
6725         }
6726
6727         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
6728                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
6729                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
6730                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
6731                         return 0;
6732                 }
6733
6734                 verbose(env,
6735                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
6736                         dst);
6737                 return -EACCES;
6738         }
6739
6740         switch (ptr_reg->type) {
6741         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
6742                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
6743                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
6744                 return -EACCES;
6745         case CONST_PTR_TO_MAP:
6746                 /* smin_val represents the known value */
6747                 if (known && smin_val == 0 && opcode == BPF_ADD)
6748                         break;
6749                 fallthrough;
6750         case PTR_TO_PACKET_END:
6751         case PTR_TO_SOCKET:
6752         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
6753         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
6754         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
6755         case PTR_TO_TCP_SOCK:
6756         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
6757         case PTR_TO_XDP_SOCK:
6758                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
6759                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
6760                 return -EACCES;
6761         default:
6762                 break;
6763         }
6764
6765         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
6766          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
6767          */
6768         dst_reg->type = ptr_reg->type;
6769         dst_reg->id = ptr_reg->id;
6770
6771         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
6772             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
6773                 return -EINVAL;
6774
6775         /* pointer types do not carry 32-bit bounds at the moment. */
6776         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
6777
6778         if (sanitize_needed(opcode)) {
6779                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, off_reg, dst_reg,
6780                                        &info, false);
6781                 if (ret < 0)
6782                         return sanitize_err(env, insn, ret, off_reg, dst_reg);
6783         }
6784
6785         switch (opcode) {
6786         case BPF_ADD:
6787                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
6788                  * the s32 'off' field
6789                  */
6790                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
6791                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
6792                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
6793                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
6794                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
6795                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
6796                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
6797                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
6798                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
6799                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6800                         break;
6801                 }
6802                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
6803                  * == 0, since it's a scalar.
6804                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
6805                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
6806                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
6807                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
6808                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
6809                  * from ptr_reg.
6810                  */
6811                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
6812                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
6813                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
6814                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
6815                 } else {
6816                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
6817                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
6818                 }
6819                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
6820                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
6821                         dst_reg->umin_value = 0;
6822                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
6823                 } else {
6824                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
6825                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
6826                 }
6827                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
6828                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
6829                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6830                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
6831                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
6832                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
6833                         memset(&dst_reg->raw, 0, sizeof(dst_reg->raw));
6834                 }
6835                 break;
6836         case BPF_SUB:
6837                 if (dst_reg == off_reg) {
6838                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
6839                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
6840                                 dst);
6841                         return -EACCES;
6842                 }
6843                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
6844                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
6845                  * be able to deal with it.
6846                  */
6847                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
6848                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
6849                                 dst);
6850                         return -EACCES;
6851                 }
6852                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
6853                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
6854                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
6855                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
6856                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
6857                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
6858                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
6859                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
6860                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
6861                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
6862                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6863                         break;
6864                 }
6865                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
6866                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
6867                  */
6868                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
6869                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
6870                         /* Overflow possible, we know nothing */
6871                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
6872                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
6873                 } else {
6874                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
6875                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
6876                 }
6877                 if (umin_ptr < umax_val) {
6878                         /* Overflow possible, we know nothing */
6879                         dst_reg->umin_value = 0;
6880                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
6881                 } else {
6882                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
6883                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
6884                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
6885                 }
6886                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
6887                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
6888                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6889                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
6890                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
6891                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
6892                         if (smin_val < 0)
6893                                 memset(&dst_reg->raw, 0, sizeof(dst_reg->raw));
6894                 }
6895                 break;
6896         case BPF_AND:
6897         case BPF_OR:
6898         case BPF_XOR:
6899                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
6900                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
6901                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
6902                 return -EACCES;
6903         default:
6904                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
6905                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
6906                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
6907                 return -EACCES;
6908         }
6909
6910         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
6911                 return -EINVAL;
6912
6913         __update_reg_bounds(dst_reg);
6914         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
6915         __reg_bound_offset(dst_reg);
6916
6917         if (sanitize_check_bounds(env, insn, dst_reg) < 0)
6918                 return -EACCES;
6919         if (sanitize_needed(opcode)) {
6920                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, dst_reg, off_reg, dst_reg,
6921                                        &info, true);
6922                 if (ret < 0)
6923                         return sanitize_err(env, insn, ret, off_reg, dst_reg);
6924         }
6925
6926         return 0;
6927 }
6928
6929 static void scalar32_min_max_add(struct bpf_reg_state *dst_reg,
6930                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
6931 {
6932         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
6933         s32 smax_val = src_reg->s32_max_value;
6934         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
6935         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
6936
6937         if (signed_add32_overflows(dst_reg->s32_min_value, smin_val) ||
6938             signed_add32_overflows(dst_reg->s32_max_value, smax_val)) {
6939                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
6940                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
6941         } else {
6942                 dst_reg->s32_min_value += smin_val;
6943                 dst_reg->s32_max_value += smax_val;
6944         }
6945         if (dst_reg->u32_min_value + umin_val < umin_val ||
6946             dst_reg->u32_max_value + umax_val < umax_val) {
6947                 dst_reg->u32_min_value = 0;
6948                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
6949         } else {
6950                 dst_reg->u32_min_value += umin_val;
6951                 dst_reg->u32_max_value += umax_val;
6952         }
6953 }
6954
6955 static void scalar_min_max_add(struct bpf_reg_state *dst_reg,
6956                                struct bpf_reg_state *src_reg)
6957 {
6958         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
6959         s64 smax_val = src_reg->smax_value;
6960         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
6961         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
6962
6963         if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
6964             signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
6965                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
6966                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
6967         } else {
6968                 dst_reg->smin_value += smin_val;
6969                 dst_reg->smax_value += smax_val;
6970         }
6971         if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
6972             dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
6973                 dst_reg->umin_value = 0;
6974                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
6975         } else {
6976                 dst_reg->umin_value += umin_val;
6977                 dst_reg->umax_value += umax_val;
6978         }
6979 }
6980
6981 static void scalar32_min_max_sub(struct bpf_reg_state *dst_reg,
6982                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
6983 {
6984         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
6985         s32 smax_val = src_reg->s32_max_value;
6986         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
6987         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
6988
6989         if (signed_sub32_overflows(dst_reg->s32_min_value, smax_val) ||
6990             signed_sub32_overflows(dst_reg->s32_max_value, smin_val)) {
6991                 /* Overflow possible, we know nothing */
6992                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
6993                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
6994         } else {
6995                 dst_reg->s32_min_value -= smax_val;
6996                 dst_reg->s32_max_value -= smin_val;
6997         }
6998         if (dst_reg->u32_min_value < umax_val) {
6999                 /* Overflow possible, we know nothing */
7000                 dst_reg->u32_min_value = 0;
7001                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
7002         } else {
7003                 /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
7004                 dst_reg->u32_min_value -= umax_val;
7005                 dst_reg->u32_max_value -= umin_val;
7006         }
7007 }
7008
7009 static void scalar_min_max_sub(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7010                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7011 {
7012         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7013         s64 smax_val = src_reg->smax_value;
7014         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7015         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7016
7017         if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
7018             signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
7019                 /* Overflow possible, we know nothing */
7020                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7021                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7022         } else {
7023                 dst_reg->smin_value -= smax_val;
7024                 dst_reg->smax_value -= smin_val;
7025         }
7026         if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
7027                 /* Overflow possible, we know nothing */
7028                 dst_reg->umin_value = 0;
7029                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7030         } else {
7031                 /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
7032                 dst_reg->umin_value -= umax_val;
7033                 dst_reg->umax_value -= umin_val;
7034         }
7035 }
7036
7037 static void scalar32_min_max_mul(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7038                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7039 {
7040         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7041         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7042         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7043
7044         if (smin_val < 0 || dst_reg->s32_min_value < 0) {
7045                 /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
7046                 __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7047                 return;
7048         }
7049         /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
7050          * copy the result to signed (unless it exceeds S32_MAX).
7051          */
7052         if (umax_val > U16_MAX || dst_reg->u32_max_value > U16_MAX) {
7053                 /* Potential overflow, we know nothing */
7054                 __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7055                 return;
7056         }
7057         dst_reg->u32_min_value *= umin_val;
7058         dst_reg->u32_max_value *= umax_val;
7059         if (dst_reg->u32_max_value > S32_MAX) {
7060                 /* Overflow possible, we know nothing */
7061                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7062                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7063         } else {
7064                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7065                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7066         }
7067 }
7068
7069 static void scalar_min_max_mul(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7070                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7071 {
7072         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7073         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7074         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7075
7076         if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
7077                 /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
7078                 __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7079                 return;
7080         }
7081         /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
7082          * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
7083          */
7084         if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
7085                 /* Potential overflow, we know nothing */
7086                 __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7087                 return;
7088         }
7089         dst_reg->umin_value *= umin_val;
7090         dst_reg->umax_value *= umax_val;
7091         if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
7092                 /* Overflow possible, we know nothing */
7093                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7094                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7095         } else {
7096                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7097                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7098         }
7099 }
7100
7101 static void scalar32_min_max_and(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7102                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7103 {
7104         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
7105         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
7106         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7107         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7108         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7109
7110         if (src_known && dst_known) {
7111                 __mark_reg32_known(dst_reg, var32_off.value);
7112                 return;
7113         }
7114
7115         /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
7116          * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
7117          */
7118         dst_reg->u32_min_value = var32_off.value;
7119         dst_reg->u32_max_value = min(dst_reg->u32_max_value, umax_val);
7120         if (dst_reg->s32_min_value < 0 || smin_val < 0) {
7121                 /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
7122                  * ain't nobody got time for that.
7123                  */
7124                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7125                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7126         } else {
7127                 /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
7128                  * cast result into s64.
7129                  */
7130                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7131                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7132         }
7133 }
7134
7135 static void scalar_min_max_and(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7136                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7137 {
7138         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
7139         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
7140         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7141         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7142
7143         if (src_known && dst_known) {
7144                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value);
7145                 return;
7146         }
7147
7148         /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
7149          * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
7150          */
7151         dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
7152         dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
7153         if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
7154                 /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
7155                  * ain't nobody got time for that.
7156                  */
7157                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7158                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7159         } else {
7160                 /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
7161                  * cast result into s64.
7162                  */
7163                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7164                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7165         }
7166         /* We may learn something more from the var_off */
7167         __update_reg_bounds(dst_reg);
7168 }
7169
7170 static void scalar32_min_max_or(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7171                                 struct bpf_reg_state *src_reg)
7172 {
7173         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
7174         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
7175         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7176         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7177         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7178
7179         if (src_known && dst_known) {
7180                 __mark_reg32_known(dst_reg, var32_off.value);
7181                 return;
7182         }
7183
7184         /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
7185          * maximum of the operands' minima
7186          */
7187         dst_reg->u32_min_value = max(dst_reg->u32_min_value, umin_val);
7188         dst_reg->u32_max_value = var32_off.value | var32_off.mask;
7189         if (dst_reg->s32_min_value < 0 || smin_val < 0) {
7190                 /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
7191                  * ain't nobody got time for that.
7192                  */
7193                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7194                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7195         } else {
7196                 /* ORing two positives gives a positive, so safe to
7197                  * cast result into s64.
7198                  */
7199                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7200                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7201         }
7202 }
7203
7204 static void scalar_min_max_or(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7205                               struct bpf_reg_state *src_reg)
7206 {
7207         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
7208         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
7209         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7210         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7211
7212         if (src_known && dst_known) {
7213                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value);
7214                 return;
7215         }
7216
7217         /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
7218          * maximum of the operands' minima
7219          */
7220         dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
7221         dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value | dst_reg->var_off.mask;
7222         if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
7223                 /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
7224                  * ain't nobody got time for that.
7225                  */
7226                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7227                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7228         } else {
7229                 /* ORing two positives gives a positive, so safe to
7230                  * cast result into s64.
7231                  */
7232                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7233                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7234         }
7235         /* We may learn something more from the var_off */
7236         __update_reg_bounds(dst_reg);
7237 }
7238
7239 static void scalar32_min_max_xor(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7240                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7241 {
7242         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
7243         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
7244         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7245         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7246
7247         if (src_known && dst_known) {
7248                 __mark_reg32_known(dst_reg, var32_off.value);
7249                 return;
7250         }
7251
7252         /* We get both minimum and maximum from the var32_off. */
7253         dst_reg->u32_min_value = var32_off.value;
7254         dst_reg->u32_max_value = var32_off.value | var32_off.mask;
7255
7256         if (dst_reg->s32_min_value >= 0 && smin_val >= 0) {
7257                 /* XORing two positive sign numbers gives a positive,
7258                  * so safe to cast u32 result into s32.
7259                  */
7260                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7261                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7262         } else {
7263                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7264                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7265         }
7266 }
7267
7268 static void scalar_min_max_xor(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7269                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7270 {
7271         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
7272         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
7273         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7274
7275         if (src_known && dst_known) {
7276                 /* dst_reg->var_off.value has been updated earlier */
7277                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value);
7278                 return;
7279         }
7280
7281         /* We get both minimum and maximum from the var_off. */
7282         dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
7283         dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value | dst_reg->var_off.mask;
7284
7285         if (dst_reg->smin_value >= 0 && smin_val >= 0) {
7286                 /* XORing two positive sign numbers gives a positive,
7287                  * so safe to cast u64 result into s64.
7288                  */
7289                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7290                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7291         } else {
7292                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7293                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7294         }
7295
7296         __update_reg_bounds(dst_reg);
7297 }
7298
7299 static void __scalar32_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7300                                    u64 umin_val, u64 umax_val)
7301 {
7302         /* We lose all sign bit information (except what we can pick
7303          * up from var_off)
7304          */
7305         dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7306         dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7307         /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
7308         if (umax_val > 31 || dst_reg->u32_max_value > 1ULL << (31 - umax_val)) {
7309                 dst_reg->u32_min_value = 0;
7310                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
7311         } else {
7312                 dst_reg->u32_min_value <<= umin_val;
7313                 dst_reg->u32_max_value <<= umax_val;
7314         }
7315 }
7316
7317 static void scalar32_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7318                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7319 {
7320         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7321         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7322         /* u32 alu operation will zext upper bits */
7323         struct tnum subreg = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7324
7325         __scalar32_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
7326         dst_reg->var_off = tnum_subreg(tnum_lshift(subreg, umin_val));
7327         /* Not required but being careful mark reg64 bounds as unknown so
7328          * that we are forced to pick them up from tnum and zext later and
7329          * if some path skips this step we are still safe.
7330          */
7331         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7332         __update_reg32_bounds(dst_reg);
7333 }
7334
7335 static void __scalar64_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7336                                    u64 umin_val, u64 umax_val)
7337 {
7338         /* Special case <<32 because it is a common compiler pattern to sign
7339          * extend subreg by doing <<32 s>>32. In this case if 32bit bounds are
7340          * positive we know this shift will also be positive so we can track
7341          * bounds correctly. Otherwise we lose all sign bit information except
7342          * what we can pick up from var_off. Perhaps we can generalize this
7343          * later to shifts of any length.
7344          */
7345         if (umin_val == 32 && umax_val == 32 && dst_reg->s32_max_value >= 0)
7346                 dst_reg->smax_value = (s64)dst_reg->s32_max_value << 32;
7347         else
7348                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7349
7350         if (umin_val == 32 && umax_val == 32 && dst_reg->s32_min_value >= 0)
7351                 dst_reg->smin_value = (s64)dst_reg->s32_min_value << 32;
7352         else
7353                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7354
7355         /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
7356         if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
7357                 dst_reg->umin_value = 0;
7358                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7359         } else {
7360                 dst_reg->umin_value <<= umin_val;
7361                 dst_reg->umax_value <<= umax_val;
7362         }
7363 }
7364
7365 static void scalar_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7366                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7367 {
7368         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7369         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7370
7371         /* scalar64 calc uses 32bit unshifted bounds so must be called first */
7372         __scalar64_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
7373         __scalar32_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
7374
7375         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
7376         /* We may learn something more from the var_off */
7377         __update_reg_bounds(dst_reg);
7378 }
7379
7380 static void scalar32_min_max_rsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7381                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7382 {
7383         struct tnum subreg = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7384         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7385         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7386
7387         /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
7388          * be negative, then either:
7389          * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
7390          *    unknown, so we lose our signed bounds
7391          * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
7392          *    signed bounds
7393          * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
7394          *    about the result
7395          * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
7396          * unsigned bounds capture the signed bounds.
7397          * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
7398          * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
7399          * var_off of the result.
7400          */
7401         dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7402         dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7403
7404         dst_reg->var_off = tnum_rshift(subreg, umin_val);
7405         dst_reg->u32_min_value >>= umax_val;
7406         dst_reg->u32_max_value >>= umin_val;
7407
7408         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7409         __update_reg32_bounds(dst_reg);
7410 }
7411
7412 static void scalar_min_max_rsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7413                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7414 {
7415         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7416         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7417
7418         /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
7419          * be negative, then either:
7420          * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
7421          *    unknown, so we lose our signed bounds
7422          * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
7423          *    signed bounds
7424          * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
7425          *    about the result
7426          * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
7427          * unsigned bounds capture the signed bounds.
7428          * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
7429          * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
7430          * var_off of the result.
7431          */
7432         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7433         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7434         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
7435         dst_reg->umin_value >>= umax_val;
7436         dst_reg->umax_value >>= umin_val;
7437
7438         /* Its not easy to operate on alu32 bounds here because it depends
7439          * on bits being shifted in. Take easy way out and mark unbounded
7440          * so we can recalculate later from tnum.
7441          */
7442         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7443         __update_reg_bounds(dst_reg);
7444 }
7445
7446 static void scalar32_min_max_arsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7447                                   struct bpf_reg_state *src_reg)
7448 {
7449         u64 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7450
7451         /* Upon reaching here, src_known is true and
7452          * umax_val is equal to umin_val.
7453          */
7454         dst_reg->s32_min_value = (u32)(((s32)dst_reg->s32_min_value) >> umin_val);
7455         dst_reg->s32_max_value = (u32)(((s32)dst_reg->s32_max_value) >> umin_val);
7456
7457         dst_reg->var_off = tnum_arshift(tnum_subreg(dst_reg->var_off), umin_val, 32);
7458
7459         /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
7460          * dst_reg var_off to refine the result.
7461          */
7462         dst_reg->u32_min_value = 0;
7463         dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
7464
7465         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7466         __update_reg32_bounds(dst_reg);
7467 }
7468
7469 static void scalar_min_max_arsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7470                                 struct bpf_reg_state *src_reg)
7471 {
7472         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7473
7474         /* Upon reaching here, src_known is true and umax_val is equal
7475          * to umin_val.
7476          */
7477         dst_reg->smin_value >>= umin_val;
7478         dst_reg->smax_value >>= umin_val;
7479
7480         dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val, 64);
7481
7482         /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
7483          * dst_reg var_off to refine the result.
7484          */
7485         dst_reg->umin_value = 0;
7486         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7487
7488         /* Its not easy to operate on alu32 bounds here because it depends
7489          * on bits being shifted in from upper 32-bits. Take easy way out
7490          * and mark unbounded so we can recalculate later from tnum.
7491          */
7492         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7493         __update_reg_bounds(dst_reg);
7494 }
7495
7496 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
7497  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
7498  * need extra checks in the 32-bit case.
7499  */
7500 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
7501                                       struct bpf_insn *insn,
7502                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
7503                                       struct bpf_reg_state src_reg)
7504 {
7505         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
7506         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7507         bool src_known;
7508         s64 smin_val, smax_val;
7509         u64 umin_val, umax_val;
7510         s32 s32_min_val, s32_max_val;
7511         u32 u32_min_val, u32_max_val;
7512         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
7513         bool alu32 = (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64);
7514         int ret;
7515
7516         smin_val = src_reg.smin_value;
7517         smax_val = src_reg.smax_value;
7518         umin_val = src_reg.umin_value;
7519         umax_val = src_reg.umax_value;
7520
7521         s32_min_val = src_reg.s32_min_value;
7522         s32_max_val = src_reg.s32_max_value;
7523         u32_min_val = src_reg.u32_min_value;
7524         u32_max_val = src_reg.u32_max_value;
7525
7526         if (alu32) {
7527                 src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg.var_off);
7528                 if ((src_known &&
7529                      (s32_min_val != s32_max_val || u32_min_val != u32_max_val)) ||
7530                     s32_min_val > s32_max_val || u32_min_val > u32_max_val) {
7531                         /* Taint dst register if offset had invalid bounds
7532                          * derived from e.g. dead branches.
7533                          */
7534                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
7535                         return 0;
7536                 }
7537         } else {
7538                 src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
7539                 if ((src_known &&
7540                      (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
7541                     smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
7542                         /* Taint dst register if offset had invalid bounds
7543                          * derived from e.g. dead branches.
7544                          */
7545                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
7546                         return 0;
7547                 }
7548         }
7549
7550         if (!src_known &&
7551             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
7552                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
7553                 return 0;
7554         }
7555
7556         if (sanitize_needed(opcode)) {
7557                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
7558                 if (ret < 0)
7559                         return sanitize_err(env, insn, ret, NULL, NULL);
7560         }
7561
7562         /* Calculate sign/unsigned bounds and tnum for alu32 and alu64 bit ops.
7563          * There are two classes of instructions: The first class we track both
7564          * alu32 and alu64 sign/unsigned bounds independently this provides the
7565          * greatest amount of precision when alu operations are mixed with jmp32
7566          * operations. These operations are BPF_ADD, BPF_SUB, BPF_MUL, BPF_ADD,
7567          * and BPF_OR. This is possible because these ops have fairly easy to
7568          * understand and calculate behavior in both 32-bit and 64-bit alu ops.
7569          * See alu32 verifier tests for examples. The second class of
7570          * operations, BPF_LSH, BPF_RSH, and BPF_ARSH, however are not so easy
7571          * with regards to tracking sign/unsigned bounds because the bits may
7572          * cross subreg boundaries in the alu64 case. When this happens we mark
7573          * the reg unbounded in the subreg bound space and use the resulting
7574          * tnum to calculate an approximation of the sign/unsigned bounds.
7575          */
7576         switch (opcode) {
7577         case BPF_ADD:
7578                 scalar32_min_max_add(dst_reg, &src_reg);
7579                 scalar_min_max_add(dst_reg, &src_reg);
7580                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7581                 break;
7582         case BPF_SUB:
7583                 scalar32_min_max_sub(dst_reg, &src_reg);
7584                 scalar_min_max_sub(dst_reg, &src_reg);
7585                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7586                 break;
7587         case BPF_MUL:
7588                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7589                 scalar32_min_max_mul(dst_reg, &src_reg);
7590                 scalar_min_max_mul(dst_reg, &src_reg);
7591                 break;
7592         case BPF_AND:
7593                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7594                 scalar32_min_max_and(dst_reg, &src_reg);
7595                 scalar_min_max_and(dst_reg, &src_reg);
7596                 break;
7597         case BPF_OR:
7598                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7599                 scalar32_min_max_or(dst_reg, &src_reg);
7600                 scalar_min_max_or(dst_reg, &src_reg);
7601                 break;
7602         case BPF_XOR:
7603                 dst_reg->var_off = tnum_xor(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7604                 scalar32_min_max_xor(dst_reg, &src_reg);
7605                 scalar_min_max_xor(dst_reg, &src_reg);
7606                 break;
7607         case BPF_LSH:
7608                 if (umax_val >= insn_bitness) {
7609                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
7610                          * This includes shifts by a negative number.
7611                          */
7612                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7613                         break;
7614                 }
7615                 if (alu32)
7616                         scalar32_min_max_lsh(dst_reg, &src_reg);
7617                 else
7618                         scalar_min_max_lsh(dst_reg, &src_reg);
7619                 break;
7620         case BPF_RSH:
7621                 if (umax_val >= insn_bitness) {
7622                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
7623                          * This includes shifts by a negative number.
7624                          */
7625                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7626                         break;
7627                 }
7628                 if (alu32)
7629                         scalar32_min_max_rsh(dst_reg, &src_reg);
7630                 else
7631                         scalar_min_max_rsh(dst_reg, &src_reg);
7632                 break;
7633         case BPF_ARSH:
7634                 if (umax_val >= insn_bitness) {
7635                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
7636                          * This includes shifts by a negative number.
7637                          */
7638                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7639                         break;
7640                 }
7641                 if (alu32)
7642                         scalar32_min_max_arsh(dst_reg, &src_reg);
7643                 else
7644                         scalar_min_max_arsh(dst_reg, &src_reg);
7645                 break;
7646         default:
7647                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7648                 break;
7649         }
7650
7651         /* ALU32 ops are zero extended into 64bit register */
7652         if (alu32)
7653                 zext_32_to_64(dst_reg);
7654
7655         __update_reg_bounds(dst_reg);
7656         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
7657         __reg_bound_offset(dst_reg);
7658         return 0;
7659 }
7660
7661 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
7662  * and var_off.
7663  */
7664 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
7665                                    struct bpf_insn *insn)
7666 {
7667         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
7668         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
7669         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
7670         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
7671         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7672         int err;
7673
7674         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
7675         src_reg = NULL;
7676         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
7677                 ptr_reg = dst_reg;
7678         else
7679                 /* Make sure ID is cleared otherwise dst_reg min/max could be
7680                  * incorrectly propagated into other registers by find_equal_scalars()
7681                  */
7682                 dst_reg->id = 0;
7683         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7684                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
7685                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
7686                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
7687                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
7688                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
7689                                  * pointer subtraction
7690                                  */
7691                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
7692                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7693                                         return 0;
7694                                 }
7695                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
7696                                         insn->dst_reg,
7697                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
7698                                 return -EACCES;
7699                         } else {
7700                                 /* scalar += pointer
7701                                  * This is legal, but we have to reverse our
7702                                  * src/dest handling in computing the range
7703                                  */
7704                                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
7705                                 if (err)
7706                                         return err;
7707                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
7708                                                                src_reg, dst_reg);
7709                         }
7710                 } else if (ptr_reg) {
7711                         /* pointer += scalar */
7712                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
7713                         if (err)
7714                                 return err;
7715                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
7716                                                        dst_reg, src_reg);
7717                 }
7718         } else {
7719                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
7720                  * need to be able to read from this state.
7721                  */
7722                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
7723                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
7724                 src_reg = &off_reg;
7725                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
7726                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
7727                                                        ptr_reg, src_reg);
7728         }
7729
7730         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
7731         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
7732                 print_verifier_state(env, state);
7733                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
7734                 return -EINVAL;
7735         }
7736         if (WARN_ON(!src_reg)) {
7737                 print_verifier_state(env, state);
7738                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
7739                 return -EINVAL;
7740         }
7741         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
7742 }
7743
7744 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
7745 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
7746 {
7747         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
7748         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7749         int err;
7750
7751         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
7752                 if (opcode == BPF_NEG) {
7753                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
7754                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
7755                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
7756                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
7757                                 return -EINVAL;
7758                         }
7759                 } else {
7760                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
7761                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
7762                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
7763                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
7764                                 return -EINVAL;
7765                         }
7766                 }
7767
7768                 /* check src operand */
7769                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7770                 if (err)
7771                         return err;
7772
7773                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
7774                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
7775                                 insn->dst_reg);
7776                         return -EACCES;
7777                 }
7778
7779                 /* check dest operand */
7780                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
7781                 if (err)
7782                         return err;
7783
7784         } else if (opcode == BPF_MOV) {
7785
7786                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7787                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
7788                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
7789                                 return -EINVAL;
7790                         }
7791
7792                         /* check src operand */
7793                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7794                         if (err)
7795                                 return err;
7796                 } else {
7797                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
7798                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
7799                                 return -EINVAL;
7800                         }
7801                 }
7802
7803                 /* check dest operand, mark as required later */
7804                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
7805                 if (err)
7806                         return err;
7807
7808                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7809                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
7810                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
7811
7812                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
7813                                 /* case: R1 = R2
7814                                  * copy register state to dest reg
7815                                  */
7816                                 if (src_reg->type == SCALAR_VALUE && !src_reg->id)
7817                                         /* Assign src and dst registers the same ID
7818                                          * that will be used by find_equal_scalars()
7819                                          * to propagate min/max range.
7820                                          */
7821                                         src_reg->id = ++env->id_gen;
7822                                 *dst_reg = *src_reg;
7823                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
7824                                 dst_reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
7825                         } else {
7826                                 /* R1 = (u32) R2 */
7827                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
7828                                         verbose(env,
7829                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
7830                                                 insn->src_reg);
7831                                         return -EACCES;
7832                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
7833                                         *dst_reg = *src_reg;
7834                                         /* Make sure ID is cleared otherwise
7835                                          * dst_reg min/max could be incorrectly
7836                                          * propagated into src_reg by find_equal_scalars()
7837                                          */
7838                                         dst_reg->id = 0;
7839                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
7840                                         dst_reg->subreg_def = env->insn_idx + 1;
7841                                 } else {
7842                                         mark_reg_unknown(env, regs,
7843                                                          insn->dst_reg);
7844                                 }
7845                                 zext_32_to_64(dst_reg);
7846                         }
7847                 } else {
7848                         /* case: R = imm
7849                          * remember the value we stored into this reg
7850                          */
7851                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
7852                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7853                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
7854                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
7855                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
7856                                                  insn->imm);
7857                         } else {
7858                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
7859                                                  (u32)insn->imm);
7860                         }
7861                 }
7862
7863         } else if (opcode > BPF_END) {
7864                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
7865                 return -EINVAL;
7866
7867         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
7868
7869                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7870                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
7871                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
7872                                 return -EINVAL;
7873                         }
7874                         /* check src1 operand */
7875                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7876                         if (err)
7877                                 return err;
7878                 } else {
7879                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
7880                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
7881                                 return -EINVAL;
7882                         }
7883                 }
7884
7885                 /* check src2 operand */
7886                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7887                 if (err)
7888                         return err;
7889
7890                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
7891                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
7892                         verbose(env, "div by zero\n");
7893                         return -EINVAL;
7894                 }
7895
7896                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
7897                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
7898                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
7899
7900                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
7901                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
7902                                 return -EINVAL;
7903                         }
7904                 }
7905
7906                 /* check dest operand */
7907                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
7908                 if (err)
7909                         return err;
7910
7911                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
7912         }
7913
7914         return 0;
7915 }
7916
7917 static void __find_good_pkt_pointers(struct bpf_func_state *state,
7918                                      struct bpf_reg_state *dst_reg,
7919                                      enum bpf_reg_type type, int new_range)
7920 {
7921         struct bpf_reg_state *reg;
7922         int i;
7923
7924         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
7925                 reg = &state->regs[i];
7926                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
7927                         /* keep the maximum range already checked */
7928                         reg->range = max(reg->range, new_range);
7929         }
7930
7931         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
7932                 if (!reg)
7933                         continue;
7934                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
7935                         reg->range = max(reg->range, new_range);
7936         }
7937 }
7938
7939 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
7940                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
7941                                    enum bpf_reg_type type,
7942                                    bool range_right_open)
7943 {
7944         int new_range, i;
7945
7946         if (dst_reg->off < 0 ||
7947             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
7948                 /* This doesn't give us any range */
7949                 return;
7950
7951         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
7952             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
7953                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
7954                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
7955                  */
7956                 return;
7957
7958         new_range = dst_reg->off;
7959         if (range_right_open)
7960                 new_range--;
7961
7962         /* Examples for register markings:
7963          *
7964          * pkt_data in dst register:
7965          *
7966          *   r2 = r3;
7967          *   r2 += 8;
7968          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
7969          *   <access okay>
7970          *
7971          *   r2 = r3;
7972          *   r2 += 8;
7973          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
7974          *   <handle exception>
7975          *
7976          *   Where:
7977          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
7978          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
7979          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
7980          *
7981          * pkt_data in src register:
7982          *
7983          *   r2 = r3;
7984          *   r2 += 8;
7985          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
7986          *   <handle exception>
7987          *
7988          *   r2 = r3;
7989          *   r2 += 8;
7990          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
7991          *   <access okay>
7992          *
7993          *   Where:
7994          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
7995          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
7996          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
7997          *
7998          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
7999          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
8000          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
8001          * the check.
8002          */
8003
8004         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
8005          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
8006          * the range won't allow anything.
8007          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
8008          */
8009         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
8010                 __find_good_pkt_pointers(vstate->frame[i], dst_reg, type,
8011                                          new_range);
8012 }
8013
8014 static int is_branch32_taken(struct bpf_reg_state *reg, u32 val, u8 opcode)
8015 {
8016         struct tnum subreg = tnum_subreg(reg->var_off);
8017         s32 sval = (s32)val;
8018
8019         switch (opcode) {
8020         case BPF_JEQ:
8021                 if (tnum_is_const(subreg))
8022                         return !!tnum_equals_const(subreg, val);
8023                 break;
8024         case BPF_JNE:
8025                 if (tnum_is_const(subreg))
8026                         return !tnum_equals_const(subreg, val);
8027                 break;
8028         case BPF_JSET:
8029                 if ((~subreg.mask & subreg.value) & val)
8030                         return 1;
8031                 if (!((subreg.mask | subreg.value) & val))
8032                         return 0;
8033                 break;
8034         case BPF_JGT:
8035                 if (reg->u32_min_value > val)
8036                         return 1;
8037                 else if (reg->u32_max_value <= val)
8038                         return 0;
8039                 break;
8040         case BPF_JSGT:
8041                 if (reg->s32_min_value > sval)
8042                         return 1;
8043                 else if (reg->s32_max_value <= sval)
8044                         return 0;
8045                 break;
8046         case BPF_JLT:
8047                 if (reg->u32_max_value < val)
8048                         return 1;
8049                 else if (reg->u32_min_value >= val)
8050                         return 0;
8051                 break;
8052         case BPF_JSLT:
8053                 if (reg->s32_max_value < sval)
8054                         return 1;
8055                 else if (reg->s32_min_value >= sval)
8056                         return 0;
8057                 break;
8058         case BPF_JGE:
8059                 if (reg->u32_min_value >= val)
8060                         return 1;
8061                 else if (reg->u32_max_value < val)
8062                         return 0;
8063                 break;
8064         case BPF_JSGE:
8065                 if (reg->s32_min_value >= sval)
8066                         return 1;
8067                 else if (reg->s32_max_value < sval)
8068                         return 0;
8069                 break;
8070         case BPF_JLE:
8071                 if (reg->u32_max_value <= val)
8072                         return 1;
8073                 else if (reg->u32_min_value > val)
8074                         return 0;
8075                 break;
8076         case BPF_JSLE:
8077                 if (reg->s32_max_value <= sval)
8078                         return 1;
8079                 else if (reg->s32_min_value > sval)
8080                         return 0;
8081                 break;
8082         }
8083
8084         return -1;
8085 }
8086
8087
8088 static int is_branch64_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode)
8089 {
8090         s64 sval = (s64)val;
8091
8092         switch (opcode) {
8093         case BPF_JEQ:
8094                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
8095                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
8096                 break;
8097         case BPF_JNE:
8098                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
8099                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
8100                 break;
8101         case BPF_JSET:
8102                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
8103                         return 1;
8104                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
8105                         return 0;
8106                 break;
8107         case BPF_JGT:
8108                 if (reg->umin_value > val)
8109                         return 1;
8110                 else if (reg->umax_value <= val)
8111                         return 0;
8112                 break;
8113         case BPF_JSGT:
8114                 if (reg->smin_value > sval)
8115                         return 1;
8116                 else if (reg->smax_value <= sval)
8117                         return 0;
8118                 break;
8119         case BPF_JLT:
8120                 if (reg->umax_value < val)
8121                         return 1;
8122                 else if (reg->umin_value >= val)
8123                         return 0;
8124                 break;
8125         case BPF_JSLT:
8126                 if (reg->smax_value < sval)
8127                         return 1;
8128                 else if (reg->smin_value >= sval)
8129                         return 0;
8130                 break;
8131         case BPF_JGE:
8132                 if (reg->umin_value >= val)
8133                         return 1;
8134                 else if (reg->umax_value < val)
8135                         return 0;
8136                 break;
8137         case BPF_JSGE:
8138                 if (reg->smin_value >= sval)
8139                         return 1;
8140                 else if (reg->smax_value < sval)
8141                         return 0;
8142                 break;
8143         case BPF_JLE:
8144                 if (reg->umax_value <= val)
8145                         return 1;
8146                 else if (reg->umin_value > val)
8147                         return 0;
8148                 break;
8149         case BPF_JSLE:
8150                 if (reg->smax_value <= sval)
8151                         return 1;
8152                 else if (reg->smin_value > sval)
8153                         return 0;
8154                 break;
8155         }
8156
8157         return -1;
8158 }
8159
8160 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
8161  * and return:
8162  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
8163  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
8164  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value
8165  *      range [0,10]
8166  */
8167 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode,
8168                            bool is_jmp32)
8169 {
8170         if (__is_pointer_value(false, reg)) {
8171                 if (!reg_type_not_null(reg->type))
8172                         return -1;
8173
8174                 /* If pointer is valid tests against zero will fail so we can
8175                  * use this to direct branch taken.
8176                  */
8177                 if (val != 0)
8178                         return -1;
8179
8180                 switch (opcode) {
8181                 case BPF_JEQ:
8182                         return 0;
8183                 case BPF_JNE:
8184                         return 1;
8185                 default:
8186                         return -1;
8187                 }
8188         }
8189
8190         if (is_jmp32)
8191                 return is_branch32_taken(reg, val, opcode);
8192         return is_branch64_taken(reg, val, opcode);
8193 }
8194
8195 static int flip_opcode(u32 opcode)
8196 {
8197         /* How can we transform "a <op> b" into "b <op> a"? */
8198         static const u8 opcode_flip[16] = {
8199                 /* these stay the same */
8200                 [BPF_JEQ  >> 4] = BPF_JEQ,
8201                 [BPF_JNE  >> 4] = BPF_JNE,
8202                 [BPF_JSET >> 4] = BPF_JSET,
8203                 /* these swap "lesser" and "greater" (L and G in the opcodes) */
8204                 [BPF_JGE  >> 4] = BPF_JLE,
8205                 [BPF_JGT  >> 4] = BPF_JLT,
8206                 [BPF_JLE  >> 4] = BPF_JGE,
8207                 [BPF_JLT  >> 4] = BPF_JGT,
8208                 [BPF_JSGE >> 4] = BPF_JSLE,
8209                 [BPF_JSGT >> 4] = BPF_JSLT,
8210                 [BPF_JSLE >> 4] = BPF_JSGE,
8211                 [BPF_JSLT >> 4] = BPF_JSGT
8212         };
8213         return opcode_flip[opcode >> 4];
8214 }
8215
8216 static int is_pkt_ptr_branch_taken(struct bpf_reg_state *dst_reg,
8217                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
8218                                    u8 opcode)
8219 {
8220         struct bpf_reg_state *pkt;
8221
8222         if (src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
8223                 pkt = dst_reg;
8224         } else if (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
8225                 pkt = src_reg;
8226                 opcode = flip_opcode(opcode);
8227         } else {
8228                 return -1;
8229         }
8230
8231         if (pkt->range >= 0)
8232                 return -1;
8233
8234         switch (opcode) {
8235         case BPF_JLE:
8236                 /* pkt <= pkt_end */
8237                 fallthrough;
8238         case BPF_JGT:
8239                 /* pkt > pkt_end */
8240                 if (pkt->range == BEYOND_PKT_END)
8241                         /* pkt has at last one extra byte beyond pkt_end */
8242                         return opcode == BPF_JGT;
8243                 break;
8244         case BPF_JLT:
8245                 /* pkt < pkt_end */
8246                 fallthrough;
8247         case BPF_JGE:
8248                 /* pkt >= pkt_end */
8249                 if (pkt->range == BEYOND_PKT_END || pkt->range == AT_PKT_END)
8250                         return opcode == BPF_JGE;
8251                 break;
8252         }
8253         return -1;
8254 }
8255
8256 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
8257  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
8258  * simply doing a BPF_K check.
8259  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
8260  */
8261 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
8262                             struct bpf_reg_state *false_reg,
8263                             u64 val, u32 val32,
8264                             u8 opcode, bool is_jmp32)
8265 {
8266         struct tnum false_32off = tnum_subreg(false_reg->var_off);
8267         struct tnum false_64off = false_reg->var_off;
8268         struct tnum true_32off = tnum_subreg(true_reg->var_off);
8269         struct tnum true_64off = true_reg->var_off;
8270         s64 sval = (s64)val;
8271         s32 sval32 = (s32)val32;
8272
8273         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
8274          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
8275          * the same object, but we don't bother with that.
8276          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
8277          * only need to check one of them for pointerness.
8278          */
8279         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
8280                 return;
8281
8282         switch (opcode) {
8283         case BPF_JEQ:
8284         case BPF_JNE:
8285         {
8286                 struct bpf_reg_state *reg =
8287                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
8288
8289                 /* JEQ/JNE comparison doesn't change the register equivalence.
8290                  * r1 = r2;
8291                  * if (r1 == 42) goto label;
8292                  * ...
8293                  * label: // here both r1 and r2 are known to be 42.
8294                  *
8295                  * Hence when marking register as known preserve it's ID.
8296                  */
8297                 if (is_jmp32)
8298                         __mark_reg32_known(reg, val32);
8299                 else
8300                         ___mark_reg_known(reg, val);
8301                 break;
8302         }
8303         case BPF_JSET:
8304                 if (is_jmp32) {
8305                         false_32off = tnum_and(false_32off, tnum_const(~val32));
8306                         if (is_power_of_2(val32))
8307                                 true_32off = tnum_or(true_32off,
8308                                                      tnum_const(val32));
8309                 } else {
8310                         false_64off = tnum_and(false_64off, tnum_const(~val));
8311                         if (is_power_of_2(val))
8312                                 true_64off = tnum_or(true_64off,
8313                                                      tnum_const(val));
8314                 }
8315                 break;
8316         case BPF_JGE:
8317         case BPF_JGT:
8318         {
8319                 if (is_jmp32) {
8320                         u32 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val32  : val32 - 1;
8321                         u32 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val32 + 1 : val32;
8322
8323                         false_reg->u32_max_value = min(false_reg->u32_max_value,
8324                                                        false_umax);
8325                         true_reg->u32_min_value = max(true_reg->u32_min_value,
8326                                                       true_umin);
8327                 } else {
8328                         u64 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val    : val - 1;
8329                         u64 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val + 1 : val;
8330
8331                         false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
8332                         true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
8333                 }
8334                 break;
8335         }
8336         case BPF_JSGE:
8337         case BPF_JSGT:
8338         {
8339                 if (is_jmp32) {
8340                         s32 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval32    : sval32 - 1;
8341                         s32 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval32 + 1 : sval32;
8342
8343                         false_reg->s32_max_value = min(false_reg->s32_max_value, false_smax);
8344                         true_reg->s32_min_value = max(true_reg->s32_min_value, true_smin);
8345                 } else {
8346                         s64 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval - 1;
8347                         s64 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval + 1 : sval;
8348
8349                         false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
8350                         true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
8351                 }
8352                 break;
8353         }
8354         case BPF_JLE:
8355         case BPF_JLT:
8356         {
8357                 if (is_jmp32) {
8358                         u32 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val32  : val32 + 1;
8359                         u32 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val32 - 1 : val32;
8360
8361                         false_reg->u32_min_value = max(false_reg->u32_min_value,
8362                                                        false_umin);
8363                         true_reg->u32_max_value = min(true_reg->u32_max_value,
8364                                                       true_umax);
8365                 } else {
8366                         u64 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val    : val + 1;
8367                         u64 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val - 1 : val;
8368
8369                         false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
8370                         true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
8371                 }
8372                 break;
8373         }
8374         case BPF_JSLE:
8375         case BPF_JSLT:
8376         {
8377                 if (is_jmp32) {
8378                         s32 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval32    : sval32 + 1;
8379                         s32 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval32 - 1 : sval32;
8380
8381                         false_reg->s32_min_value = max(false_reg->s32_min_value, false_smin);
8382                         true_reg->s32_max_value = min(true_reg->s32_max_value, true_smax);
8383                 } else {
8384                         s64 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval + 1;
8385                         s64 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval - 1 : sval;
8386
8387                         false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
8388                         true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
8389                 }
8390                 break;
8391         }
8392         default:
8393                 return;
8394         }
8395
8396         if (is_jmp32) {
8397                 false_reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(false_64off),
8398                                              tnum_subreg(false_32off));
8399                 true_reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(true_64off),
8400                                             tnum_subreg(true_32off));
8401                 __reg_combine_32_into_64(false_reg);
8402                 __reg_combine_32_into_64(true_reg);
8403         } else {
8404                 false_reg->var_off = false_64off;
8405                 true_reg->var_off = true_64off;
8406                 __reg_combine_64_into_32(false_reg);
8407                 __reg_combine_64_into_32(true_reg);
8408         }
8409 }
8410
8411 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
8412  * the variable reg.
8413  */
8414 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
8415                                 struct bpf_reg_state *false_reg,
8416                                 u64 val, u32 val32,
8417                                 u8 opcode, bool is_jmp32)
8418 {
8419         opcode = flip_opcode(opcode);
8420         /* This uses zero as "not present in table"; luckily the zero opcode,
8421          * BPF_JA, can't get here.
8422          */
8423         if (opcode)
8424                 reg_set_min_max(true_reg, false_reg, val, val32, opcode, is_jmp32);
8425 }
8426
8427 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
8428 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
8429                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
8430 {
8431         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
8432                                                         dst_reg->umin_value);
8433         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
8434                                                         dst_reg->umax_value);
8435         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
8436                                                         dst_reg->smin_value);
8437         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
8438                                                         dst_reg->smax_value);
8439         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
8440                                                              dst_reg->var_off);
8441         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
8442         __update_reg_bounds(src_reg);
8443         __update_reg_bounds(dst_reg);
8444         /* We might have learned something about the sign bit. */
8445         __reg_deduce_bounds(src_reg);
8446         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
8447         /* We might have learned some bits from the bounds. */
8448         __reg_bound_offset(src_reg);
8449         __reg_bound_offset(dst_reg);
8450         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
8451          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
8452          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
8453          */
8454         __update_reg_bounds(src_reg);
8455         __update_reg_bounds(dst_reg);
8456 }
8457
8458 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
8459                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
8460                                 struct bpf_reg_state *false_src,
8461                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
8462                                 u8 opcode)
8463 {
8464         switch (opcode) {
8465         case BPF_JEQ:
8466                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
8467                 break;
8468         case BPF_JNE:
8469                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
8470                 break;
8471         }
8472 }
8473
8474 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
8475                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
8476                                  bool is_null)
8477 {
8478         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id &&
8479             !WARN_ON_ONCE(!reg->id)) {
8480                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
8481                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
8482                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
8483                  */
8484                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
8485                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
8486                                  reg->off)) {
8487                         __mark_reg_known_zero(reg);
8488                         reg->off = 0;
8489                 }
8490                 if (is_null) {
8491                         reg->type = SCALAR_VALUE;
8492                         /* We don't need id and ref_obj_id from this point
8493                          * onwards anymore, thus we should better reset it,
8494                          * so that state pruning has chances to take effect.
8495                          */
8496                         reg->id = 0;
8497                         reg->ref_obj_id = 0;
8498
8499                         return;
8500                 }
8501
8502                 mark_ptr_not_null_reg(reg);
8503
8504                 if (!reg_may_point_to_spin_lock(reg)) {
8505                         /* For not-NULL ptr, reg->ref_obj_id will be reset
8506                          * in release_reg_references().
8507                          *
8508                          * reg->id is still used by spin_lock ptr. Other
8509                          * than spin_lock ptr type, reg->id can be reset.
8510                          */
8511                         reg->id = 0;
8512                 }
8513         }
8514 }
8515
8516 static void __mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_func_state *state, u32 id,
8517                                     bool is_null)
8518 {
8519         struct bpf_reg_state *reg;
8520         int i;
8521
8522         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
8523                 mark_ptr_or_null_reg(state, &state->regs[i], id, is_null);
8524
8525         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
8526                 if (!reg)
8527                         continue;
8528                 mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
8529         }
8530 }
8531
8532 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
8533  * be folded together at some point.
8534  */
8535 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
8536                                   bool is_null)
8537 {
8538         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
8539         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
8540         u32 ref_obj_id = regs[regno].ref_obj_id;
8541         u32 id = regs[regno].id;
8542         int i;
8543
8544         if (ref_obj_id && ref_obj_id == id && is_null)
8545                 /* regs[regno] is in the " == NULL" branch.
8546                  * No one could have freed the reference state before
8547                  * doing the NULL check.
8548                  */
8549                 WARN_ON_ONCE(release_reference_state(state, id));
8550
8551         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
8552                 __mark_ptr_or_null_regs(vstate->frame[i], id, is_null);
8553 }
8554
8555 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
8556                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
8557                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
8558                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
8559                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
8560 {
8561         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
8562                 return false;
8563
8564         /* Pointers are always 64-bit. */
8565         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32)
8566                 return false;
8567
8568         switch (BPF_OP(insn->code)) {
8569         case BPF_JGT:
8570                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8571                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8572                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8573                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8574                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
8575                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
8576                                                dst_reg->type, false);
8577                         mark_pkt_end(other_branch, insn->dst_reg, true);
8578                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8579                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8580                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8581                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8582                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
8583                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
8584                                                src_reg->type, true);
8585                         mark_pkt_end(this_branch, insn->src_reg, false);
8586                 } else {
8587                         return false;
8588                 }
8589                 break;
8590         case BPF_JLT:
8591                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8592                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8593                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8594                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8595                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
8596                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
8597                                                dst_reg->type, true);
8598                         mark_pkt_end(this_branch, insn->dst_reg, false);
8599                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8600                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8601                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8602                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8603                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
8604                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
8605                                                src_reg->type, false);
8606                         mark_pkt_end(other_branch, insn->src_reg, true);
8607                 } else {
8608                         return false;
8609                 }
8610                 break;
8611         case BPF_JGE:
8612                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8613                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8614                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8615                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8616                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
8617                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
8618                                                dst_reg->type, true);
8619                         mark_pkt_end(other_branch, insn->dst_reg, false);
8620                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8621                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8622                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8623                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8624                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
8625                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
8626                                                src_reg->type, false);
8627                         mark_pkt_end(this_branch, insn->src_reg, true);
8628                 } else {
8629                         return false;
8630                 }
8631                 break;
8632         case BPF_JLE:
8633                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8634                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8635                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8636                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8637                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
8638                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
8639                                                dst_reg->type, false);
8640                         mark_pkt_end(this_branch, insn->dst_reg, true);
8641                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8642                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8643                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8644                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8645                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
8646                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
8647                                                src_reg->type, true);
8648                         mark_pkt_end(other_branch, insn->src_reg, false);
8649                 } else {
8650                         return false;
8651                 }
8652                 break;
8653         default:
8654                 return false;
8655         }
8656
8657         return true;
8658 }
8659
8660 static void find_equal_scalars(struct bpf_verifier_state *vstate,
8661                                struct bpf_reg_state *known_reg)
8662 {
8663         struct bpf_func_state *state;
8664         struct bpf_reg_state *reg;
8665         int i, j;
8666
8667         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++) {
8668                 state = vstate->frame[i];
8669                 for (j = 0; j < MAX_BPF_REG; j++) {
8670                         reg = &state->regs[j];
8671                         if (reg->type == SCALAR_VALUE && reg->id == known_reg->id)
8672                                 *reg = *known_reg;
8673                 }
8674
8675                 bpf_for_each_spilled_reg(j, state, reg) {
8676                         if (!reg)
8677                                 continue;
8678                         if (reg->type == SCALAR_VALUE && reg->id == known_reg->id)
8679                                 *reg = *known_reg;
8680                 }
8681         }
8682 }
8683
8684 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
8685                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
8686 {
8687         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
8688         struct bpf_verifier_state *other_branch;
8689         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
8690         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs, *src_reg = NULL;
8691         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
8692         bool is_jmp32;
8693         int pred = -1;
8694         int err;
8695
8696         /* Only conditional jumps are expected to reach here. */
8697         if (opcode == BPF_JA || opcode > BPF_JSLE) {
8698                 verbose(env, "invalid BPF_JMP/JMP32 opcode %x\n", opcode);
8699                 return -EINVAL;
8700         }
8701
8702         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
8703                 if (insn->imm != 0) {
8704                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
8705                         return -EINVAL;
8706                 }
8707
8708                 /* check src1 operand */
8709                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
8710                 if (err)
8711                         return err;
8712
8713                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
8714                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
8715                                 insn->src_reg);
8716                         return -EACCES;
8717                 }
8718                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
8719         } else {
8720                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
8721                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
8722                         return -EINVAL;
8723                 }
8724         }
8725
8726         /* check src2 operand */
8727         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
8728         if (err)
8729                 return err;
8730
8731         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
8732         is_jmp32 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32;
8733
8734         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
8735                 pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm, opcode, is_jmp32);
8736         } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
8737                    is_jmp32 && tnum_is_const(tnum_subreg(src_reg->var_off))) {
8738                 pred = is_branch_taken(dst_reg,
8739                                        tnum_subreg(src_reg->var_off).value,
8740                                        opcode,
8741                                        is_jmp32);
8742         } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
8743                    !is_jmp32 && tnum_is_const(src_reg->var_off)) {
8744                 pred = is_branch_taken(dst_reg,
8745                                        src_reg->var_off.value,
8746                                        opcode,
8747                                        is_jmp32);
8748         } else if (reg_is_pkt_pointer_any(dst_reg) &&
8749                    reg_is_pkt_pointer_any(src_reg) &&
8750                    !is_jmp32) {
8751                 pred = is_pkt_ptr_branch_taken(dst_reg, src_reg, opcode);
8752         }
8753
8754         if (pred >= 0) {
8755                 /* If we get here with a dst_reg pointer type it is because
8756                  * above is_branch_taken() special cased the 0 comparison.
8757                  */
8758                 if (!__is_pointer_value(false, dst_reg))
8759                         err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
8760                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && !err &&
8761                     !__is_pointer_value(false, src_reg))
8762                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
8763                 if (err)
8764                         return err;
8765         }
8766         if (pred == 1) {
8767                 /* only follow the goto, ignore fall-through */
8768                 *insn_idx += insn->off;
8769                 return 0;
8770         } else if (pred == 0) {
8771                 /* only follow fall-through branch, since
8772                  * that's where the program will go
8773                  */
8774                 return 0;
8775         }
8776
8777         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
8778                                   false);
8779         if (!other_branch)
8780                 return -EFAULT;
8781         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
8782
8783         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
8784          * our min/max values for our dst register.
8785          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
8786          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
8787          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
8788          * comparable.
8789          */
8790         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
8791                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
8792
8793                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
8794                     src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
8795                         if (tnum_is_const(src_reg->var_off) ||
8796                             (is_jmp32 &&
8797                              tnum_is_const(tnum_subreg(src_reg->var_off))))
8798                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
8799                                                 dst_reg,
8800                                                 src_reg->var_off.value,
8801                                                 tnum_subreg(src_reg->var_off).value,
8802                                                 opcode, is_jmp32);
8803                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off) ||
8804                                  (is_jmp32 &&
8805                                   tnum_is_const(tnum_subreg(dst_reg->var_off))))
8806                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
8807                                                     src_reg,
8808                                                     dst_reg->var_off.value,
8809                                                     tnum_subreg(dst_reg->var_off).value,
8810                                                     opcode, is_jmp32);
8811                         else if (!is_jmp32 &&
8812                                  (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE))
8813                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
8814                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
8815                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
8816                                                     src_reg, dst_reg, opcode);
8817                         if (src_reg->id &&
8818                             !WARN_ON_ONCE(src_reg->id != other_branch_regs[insn->src_reg].id)) {
8819                                 find_equal_scalars(this_branch, src_reg);
8820                                 find_equal_scalars(other_branch, &other_branch_regs[insn->src_reg]);
8821                         }
8822
8823                 }
8824         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
8825                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
8826                                         dst_reg, insn->imm, (u32)insn->imm,
8827                                         opcode, is_jmp32);
8828         }
8829
8830         if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE && dst_reg->id &&
8831             !WARN_ON_ONCE(dst_reg->id != other_branch_regs[insn->dst_reg].id)) {
8832                 find_equal_scalars(this_branch, dst_reg);
8833                 find_equal_scalars(other_branch, &other_branch_regs[insn->dst_reg]);
8834         }
8835
8836         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem().
8837          * NOTE: these optimizations below are related with pointer comparison
8838          *       which will never be JMP32.
8839          */
8840         if (!is_jmp32 && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
8841             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
8842             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
8843                 /* Mark all identical registers in each branch as either
8844                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
8845                  */
8846                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
8847                                       opcode == BPF_JNE);
8848                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
8849                                       opcode == BPF_JEQ);
8850         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
8851                                            this_branch, other_branch) &&
8852                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
8853                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
8854                         insn->dst_reg);
8855                 return -EACCES;
8856         }
8857         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
8858                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
8859         return 0;
8860 }
8861
8862 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
8863 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
8864 {
8865         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
8866         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
8867         struct bpf_reg_state *dst_reg;
8868         struct bpf_map *map;
8869         int err;
8870
8871         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
8872                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
8873                 return -EINVAL;
8874         }
8875         if (insn->off != 0) {
8876                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
8877                 return -EINVAL;
8878         }
8879
8880         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
8881         if (err)
8882                 return err;
8883
8884         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
8885         if (insn->src_reg == 0) {
8886                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
8887
8888                 dst_reg->type = SCALAR_VALUE;
8889                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
8890                 return 0;
8891         }
8892
8893         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_BTF_ID) {
8894                 mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
8895
8896                 dst_reg->type = aux->btf_var.reg_type;
8897                 switch (dst_reg->type) {
8898                 case PTR_TO_MEM:
8899                         dst_reg->mem_size = aux->btf_var.mem_size;
8900                         break;
8901                 case PTR_TO_BTF_ID:
8902                 case PTR_TO_PERCPU_BTF_ID:
8903                         dst_reg->btf = aux->btf_var.btf;
8904                         dst_reg->btf_id = aux->btf_var.btf_id;
8905                         break;
8906                 default:
8907                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8908                         return -EFAULT;
8909                 }
8910                 return 0;
8911         }
8912
8913         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC) {
8914                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
8915                 u32 subprogno = insn[1].imm;
8916
8917                 if (!aux->func_info) {
8918                         verbose(env, "missing btf func_info\n");
8919                         return -EINVAL;
8920                 }
8921                 if (aux->func_info_aux[subprogno].linkage != BTF_FUNC_STATIC) {
8922                         verbose(env, "callback function not static\n");
8923                         return -EINVAL;
8924                 }
8925
8926                 dst_reg->type = PTR_TO_FUNC;
8927                 dst_reg->subprogno = subprogno;
8928                 return 0;
8929         }
8930
8931         map = env->used_maps[aux->map_index];
8932         mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
8933         dst_reg->map_ptr = map;
8934
8935         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) {
8936                 dst_reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
8937                 dst_reg->off = aux->map_off;
8938                 if (map_value_has_spin_lock(map))
8939                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
8940         } else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
8941                 dst_reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
8942         } else {
8943                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8944                 return -EINVAL;
8945         }
8946
8947         return 0;
8948 }
8949
8950 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
8951 {
8952         switch (type) {
8953         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
8954         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
8955         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
8956                 return true;
8957         default:
8958                 return false;
8959         }
8960 }
8961
8962 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
8963  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
8964  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
8965  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
8966  *
8967  * Implicit input:
8968  *   ctx == skb == R6 == CTX
8969  *
8970  * Explicit input:
8971  *   SRC == any register
8972  *   IMM == 32-bit immediate
8973  *
8974  * Output:
8975  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
8976  */
8977 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
8978 {
8979         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
8980         static const int ctx_reg = BPF_REG_6;
8981         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
8982         int i, err;
8983
8984         if (!may_access_skb(resolve_prog_type(env->prog))) {
8985                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
8986                 return -EINVAL;
8987         }
8988
8989         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
8990                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8991                 return -EINVAL;
8992         }
8993
8994         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
8995             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
8996             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
8997                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
8998                 return -EINVAL;
8999         }
9000
9001         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
9002         err = check_reg_arg(env, ctx_reg, SRC_OP);
9003         if (err)
9004                 return err;
9005
9006         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
9007          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
9008          * reference leak.
9009          */
9010         err = check_reference_leak(env);
9011         if (err) {
9012                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
9013                 return err;
9014         }
9015
9016         if (env->cur_state->active_spin_lock) {
9017                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be used inside bpf_spin_lock-ed region\n");
9018                 return -EINVAL;
9019         }
9020
9021         if (regs[ctx_reg].type != PTR_TO_CTX) {
9022                 verbose(env,
9023                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
9024                 return -EINVAL;
9025         }
9026
9027         if (mode == BPF_IND) {
9028                 /* check explicit source operand */
9029                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
9030                 if (err)
9031                         return err;
9032         }
9033
9034         err = check_ctx_reg(env, &regs[ctx_reg], ctx_reg);
9035         if (err < 0)
9036                 return err;
9037
9038         /* reset caller saved regs to unreadable */
9039         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
9040                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
9041                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
9042         }
9043
9044         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
9045          * the value fetched from the packet.
9046          * Already marked as written above.
9047          */
9048         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
9049         /* ld_abs load up to 32-bit skb data. */
9050         regs[BPF_REG_0].subreg_def = env->insn_idx + 1;
9051         return 0;
9052 }
9053
9054 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
9055 {
9056         struct tnum enforce_attach_type_range = tnum_unknown;
9057         const struct bpf_prog *prog = env->prog;
9058         struct bpf_reg_state *reg;
9059         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
9060         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(env->prog);
9061         int err;
9062         const bool is_subprog = env->cur_state->frame[0]->subprogno;
9063
9064         /* LSM and struct_ops func-ptr's return type could be "void" */
9065         if (!is_subprog &&
9066             (prog_type == BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS ||
9067              prog_type == BPF_PROG_TYPE_LSM) &&
9068             !prog->aux->attach_func_proto->type)
9069                 return 0;
9070
9071         /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
9072          * to return the value from eBPF program.
9073          * Make sure that it's readable at this time
9074          * of bpf_exit, which means that program wrote
9075          * something into it earlier
9076          */
9077         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
9078         if (err)
9079                 return err;
9080
9081         if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
9082                 verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
9083                 return -EACCES;
9084         }
9085
9086         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
9087         if (is_subprog) {
9088                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
9089                         verbose(env, "At subprogram exit the register R0 is not a scalar value (%s)\n",
9090                                 reg_type_str[reg->type]);
9091                         return -EINVAL;
9092                 }
9093                 return 0;
9094         }
9095
9096         switch (prog_type) {
9097         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
9098                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP4_RECVMSG ||
9099                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP6_RECVMSG ||
9100                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET4_GETPEERNAME ||
9101                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET6_GETPEERNAME ||
9102                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET4_GETSOCKNAME ||
9103                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET6_GETSOCKNAME)
9104                         range = tnum_range(1, 1);
9105                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET4_BIND ||
9106                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET6_BIND)
9107                         range = tnum_range(0, 3);
9108                 break;
9109         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
9110                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET_EGRESS) {
9111                         range = tnum_range(0, 3);
9112                         enforce_attach_type_range = tnum_range(2, 3);
9113                 }
9114                 break;
9115         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
9116         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
9117         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
9118         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SYSCTL:
9119         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
9120                 break;
9121         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
9122                 if (!env->prog->aux->attach_btf_id)
9123                         return 0;
9124                 range = tnum_const(0);
9125                 break;
9126         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
9127                 switch (env->prog->expected_attach_type) {
9128                 case BPF_TRACE_FENTRY:
9129                 case BPF_TRACE_FEXIT:
9130                         range = tnum_const(0);
9131                         break;
9132                 case BPF_TRACE_RAW_TP:
9133                 case BPF_MODIFY_RETURN:
9134                         return 0;
9135                 case BPF_TRACE_ITER:
9136                         break;
9137                 default:
9138                         return -ENOTSUPP;
9139                 }
9140                 break;
9141         case BPF_PROG_TYPE_SK_LOOKUP:
9142                 range = tnum_range(SK_DROP, SK_PASS);
9143                 break;
9144         case BPF_PROG_TYPE_EXT:
9145                 /* freplace program can return anything as its return value
9146                  * depends on the to-be-replaced kernel func or bpf program.
9147                  */
9148         default:
9149                 return 0;
9150         }
9151
9152         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
9153                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
9154                         reg_type_str[reg->type]);
9155                 return -EINVAL;
9156         }
9157
9158         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
9159                 verbose_invalid_scalar(env, reg, &range, "program exit", "R0");
9160                 return -EINVAL;
9161         }
9162
9163         if (!tnum_is_unknown(enforce_attach_type_range) &&
9164             tnum_in(enforce_attach_type_range, reg->var_off))
9165                 env->prog->enforce_expected_attach_type = 1;
9166         return 0;
9167 }
9168
9169 /* non-recursive DFS pseudo code
9170  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
9171  * 2      label v as discovered
9172  * 3      let S be a stack
9173  * 4      S.push(v)
9174  * 5      while S is not empty
9175  * 6            t <- S.pop()
9176  * 7            if t is what we're looking for:
9177  * 8                return t
9178  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
9179  * 10               if edge e is already labelled
9180  * 11                   continue with the next edge
9181  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
9182  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
9183  * 14                   label e as tree-edge
9184  * 15                   label w as discovered
9185  * 16                   S.push(w)
9186  * 17                   continue at 5
9187  * 18               else if vertex w is discovered
9188  * 19                   label e as back-edge
9189  * 20               else
9190  * 21                   // vertex w is explored
9191  * 22                   label e as forward- or cross-edge
9192  * 23           label t as explored
9193  * 24           S.pop()
9194  *
9195  * convention:
9196  * 0x10 - discovered
9197  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
9198  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
9199  * 0x20 - explored
9200  */
9201
9202 enum {
9203         DISCOVERED = 0x10,
9204         EXPLORED = 0x20,
9205         FALLTHROUGH = 1,
9206         BRANCH = 2,
9207 };
9208
9209 static u32 state_htab_size(struct bpf_verifier_env *env)
9210 {
9211         return env->prog->len;
9212 }
9213
9214 static struct bpf_verifier_state_list **explored_state(
9215                                         struct bpf_verifier_env *env,
9216                                         int idx)
9217 {
9218         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
9219         struct bpf_func_state *state = cur->frame[cur->curframe];
9220
9221         return &env->explored_states[(idx ^ state->callsite) % state_htab_size(env)];
9222 }
9223
9224 static void init_explored_state(struct bpf_verifier_env *env, int idx)
9225 {
9226         env->insn_aux_data[idx].prune_point = true;
9227 }
9228
9229 enum {
9230         DONE_EXPLORING = 0,
9231         KEEP_EXPLORING = 1,
9232 };
9233
9234 /* t, w, e - match pseudo-code above:
9235  * t - index of current instruction
9236  * w - next instruction
9237  * e - edge
9238  */
9239 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env,
9240                      bool loop_ok)
9241 {
9242         int *insn_stack = env->cfg.insn_stack;
9243         int *insn_state = env->cfg.insn_state;
9244
9245         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
9246                 return DONE_EXPLORING;
9247
9248         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
9249                 return DONE_EXPLORING;
9250
9251         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
9252                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
9253                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
9254                 return -EINVAL;
9255         }
9256
9257         if (e == BRANCH)
9258                 /* mark branch target for state pruning */
9259                 init_explored_state(env, w);
9260
9261         if (insn_state[w] == 0) {
9262                 /* tree-edge */
9263                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
9264                 insn_state[w] = DISCOVERED;
9265                 if (env->cfg.cur_stack >= env->prog->len)
9266                         return -E2BIG;
9267                 insn_stack[env->cfg.cur_stack++] = w;
9268                 return KEEP_EXPLORING;
9269         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
9270                 if (loop_ok && env->bpf_capable)
9271                         return DONE_EXPLORING;
9272                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
9273                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
9274                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
9275                 return -EINVAL;
9276         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
9277                 /* forward- or cross-edge */
9278                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
9279         } else {
9280                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
9281                 return -EFAULT;
9282         }
9283         return DONE_EXPLORING;
9284 }
9285
9286 static int visit_func_call_insn(int t, int insn_cnt,
9287                                 struct bpf_insn *insns,
9288                                 struct bpf_verifier_env *env,
9289                                 bool visit_callee)
9290 {
9291         int ret;
9292
9293         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
9294         if (ret)
9295                 return ret;
9296
9297         if (t + 1 < insn_cnt)
9298                 init_explored_state(env, t + 1);
9299         if (visit_callee) {
9300                 init_explored_state(env, t);
9301                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH,
9302                                 env, false);
9303         }
9304         return ret;
9305 }
9306
9307 /* Visits the instruction at index t and returns one of the following:
9308  *  < 0 - an error occurred
9309  *  DONE_EXPLORING - the instruction was fully explored
9310  *  KEEP_EXPLORING - there is still work to be done before it is fully explored
9311  */
9312 static int visit_insn(int t, int insn_cnt, struct bpf_verifier_env *env)
9313 {
9314         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
9315         int ret;
9316
9317         if (bpf_pseudo_func(insns + t))
9318                 return visit_func_call_insn(t, insn_cnt, insns, env, true);
9319
9320         /* All non-branch instructions have a single fall-through edge. */
9321         if (BPF_CLASS(insns[t].code) != BPF_JMP &&
9322             BPF_CLASS(insns[t].code) != BPF_JMP32)
9323                 return push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
9324
9325         switch (BPF_OP(insns[t].code)) {
9326         case BPF_EXIT:
9327                 return DONE_EXPLORING;
9328
9329         case BPF_CALL:
9330                 return visit_func_call_insn(t, insn_cnt, insns, env,
9331                                             insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL);
9332
9333         case BPF_JA:
9334                 if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K)
9335                         return -EINVAL;
9336
9337                 /* unconditional jump with single edge */
9338                 ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, FALLTHROUGH, env,
9339                                 true);
9340                 if (ret)
9341                         return ret;
9342
9343                 /* unconditional jmp is not a good pruning point,
9344                  * but it's marked, since backtracking needs
9345                  * to record jmp history in is_state_visited().
9346                  */
9347                 init_explored_state(env, t + insns[t].off + 1);
9348                 /* tell verifier to check for equivalent states
9349                  * after every call and jump
9350                  */
9351                 if (t + 1 < insn_cnt)
9352                         init_explored_state(env, t + 1);
9353
9354                 return ret;
9355
9356         default:
9357                 /* conditional jump with two edges */
9358                 init_explored_state(env, t);
9359                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, true);
9360                 if (ret)
9361                         return ret;
9362
9363                 return push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env, true);
9364         }
9365 }
9366
9367 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
9368  * loop == back-edge in directed graph
9369  */
9370 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
9371 {
9372         int insn_cnt = env->prog->len;
9373         int *insn_stack, *insn_state;
9374         int ret = 0;
9375         int i;
9376
9377         insn_state = env->cfg.insn_state = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
9378         if (!insn_state)
9379                 return -ENOMEM;
9380
9381         insn_stack = env->cfg.insn_stack = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
9382         if (!insn_stack) {
9383                 kvfree(insn_state);
9384                 return -ENOMEM;
9385         }
9386
9387         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
9388         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
9389         env->cfg.cur_stack = 1;
9390
9391         while (env->cfg.cur_stack > 0) {
9392                 int t = insn_stack[env->cfg.cur_stack - 1];
9393
9394                 ret = visit_insn(t, insn_cnt, env);
9395                 switch (ret) {
9396                 case DONE_EXPLORING:
9397                         insn_state[t] = EXPLORED;
9398                         env->cfg.cur_stack--;
9399                         break;
9400                 case KEEP_EXPLORING:
9401                         break;
9402                 default:
9403                         if (ret > 0) {
9404                                 verbose(env, "visit_insn internal bug\n");
9405                                 ret = -EFAULT;
9406                         }
9407                         goto err_free;
9408                 }
9409         }
9410
9411         if (env->cfg.cur_stack < 0) {
9412                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
9413                 ret = -EFAULT;
9414                 goto err_free;
9415         }
9416
9417         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
9418                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
9419                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
9420                         ret = -EINVAL;
9421                         goto err_free;
9422                 }
9423         }
9424         ret = 0; /* cfg looks good */
9425
9426 err_free:
9427         kvfree(insn_state);
9428         kvfree(insn_stack);
9429         env->cfg.insn_state = env->cfg.insn_stack = NULL;
9430         return ret;
9431 }
9432
9433 static int check_abnormal_return(struct bpf_verifier_env *env)
9434 {
9435         int i;
9436
9437         for (i = 1; i < env->subprog_cnt; i++) {
9438                 if (env->subprog_info[i].has_ld_abs) {
9439                         verbose(env, "LD_ABS is not allowed in subprogs without BTF\n");
9440                         return -EINVAL;
9441                 }
9442                 if (env->subprog_info[i].has_tail_call) {
9443                         verbose(env, "tail_call is not allowed in subprogs without BTF\n");
9444                         return -EINVAL;
9445                 }
9446         }
9447         return 0;
9448 }
9449
9450 /* The minimum supported BTF func info size */
9451 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
9452 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
9453
9454 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
9455                           const union bpf_attr *attr,
9456                           union bpf_attr __user *uattr)
9457 {
9458         const struct btf_type *type, *func_proto, *ret_type;
9459         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size;
9460         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
9461         struct bpf_func_info *krecord;
9462         struct bpf_func_info_aux *info_aux = NULL;
9463         struct bpf_prog *prog;
9464         const struct btf *btf;
9465         void __user *urecord;
9466         u32 prev_offset = 0;
9467         bool scalar_return;
9468         int ret = -ENOMEM;
9469
9470         nfuncs = attr->func_info_cnt;
9471         if (!nfuncs) {
9472                 if (check_abnormal_return(env))
9473                         return -EINVAL;
9474                 return 0;
9475         }
9476
9477         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
9478                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
9479                 return -EINVAL;
9480         }
9481
9482         urec_size = attr->func_info_rec_size;
9483         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
9484             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
9485             urec_size % sizeof(u32)) {
9486                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
9487                 return -EINVAL;
9488         }
9489
9490         prog = env->prog;
9491         btf = prog->aux->btf;
9492
9493         urecord = u64_to_user_ptr(attr->func_info);
9494         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
9495
9496         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
9497         if (!krecord)
9498                 return -ENOMEM;
9499         info_aux = kcalloc(nfuncs, sizeof(*info_aux), GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
9500         if (!info_aux)
9501                 goto err_free;
9502
9503         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
9504                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
9505                 if (ret) {
9506                         if (ret == -E2BIG) {
9507                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
9508                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
9509                                  * out the rest of the record.
9510                                  */
9511                                 if (put_user(min_size, &uattr->func_info_rec_size))
9512                                         ret = -EFAULT;
9513                         }
9514                         goto err_free;
9515                 }
9516
9517                 if (copy_from_user(&krecord[i], urecord, min_size)) {
9518                         ret = -EFAULT;
9519                         goto err_free;
9520                 }
9521
9522                 /* check insn_off */
9523                 ret = -EINVAL;
9524                 if (i == 0) {
9525                         if (krecord[i].insn_off) {
9526                                 verbose(env,
9527                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
9528                                         krecord[i].insn_off);
9529                                 goto err_free;
9530                         }
9531                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
9532                         verbose(env,
9533                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
9534                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
9535                         goto err_free;
9536                 }
9537
9538                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
9539                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
9540                         goto err_free;
9541                 }
9542
9543                 /* check type_id */
9544                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
9545                 if (!type || !btf_type_is_func(type)) {
9546                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
9547                                 krecord[i].type_id);
9548                         goto err_free;
9549                 }
9550                 info_aux[i].linkage = BTF_INFO_VLEN(type->info);
9551
9552                 func_proto = btf_type_by_id(btf, type->type);
9553                 if (unlikely(!func_proto || !btf_type_is_func_proto(func_proto)))
9554                         /* btf_func_check() already verified it during BTF load */
9555                         goto err_free;
9556                 ret_type = btf_type_skip_modifiers(btf, func_proto->type, NULL);
9557                 scalar_return =
9558                         btf_type_is_small_int(ret_type) || btf_type_is_enum(ret_type);
9559                 if (i && !scalar_return && env->subprog_info[i].has_ld_abs) {
9560                         verbose(env, "LD_ABS is only allowed in functions that return 'int'.\n");
9561                         goto err_free;
9562                 }
9563                 if (i && !scalar_return && env->subprog_info[i].has_tail_call) {
9564                         verbose(env, "tail_call is only allowed in functions that return 'int'.\n");
9565                         goto err_free;
9566                 }
9567
9568                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
9569                 urecord += urec_size;
9570         }
9571
9572         prog->aux->func_info = krecord;
9573         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
9574         prog->aux->func_info_aux = info_aux;
9575         return 0;
9576
9577 err_free:
9578         kvfree(krecord);
9579         kfree(info_aux);
9580         return ret;
9581 }
9582
9583 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
9584 {
9585         struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
9586         int i;
9587
9588         if (!aux->func_info)
9589                 return;
9590
9591         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
9592                 aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
9593 }
9594
9595 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
9596                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
9597 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
9598
9599 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
9600                           const union bpf_attr *attr,
9601                           union bpf_attr __user *uattr)
9602 {
9603         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
9604         struct bpf_subprog_info *sub;
9605         struct bpf_line_info *linfo;
9606         struct bpf_prog *prog;
9607         const struct btf *btf;
9608         void __user *ulinfo;
9609         int err;
9610
9611         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
9612         if (!nr_linfo)
9613                 return 0;
9614
9615         rec_size = attr->line_info_rec_size;
9616         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
9617             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
9618             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
9619                 return -EINVAL;
9620
9621         /* Need to zero it in case the userspace may
9622          * pass in a smaller bpf_line_info object.
9623          */
9624         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
9625                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
9626         if (!linfo)
9627                 return -ENOMEM;
9628
9629         prog = env->prog;
9630         btf = prog->aux->btf;
9631
9632         s = 0;
9633         sub = env->subprog_info;
9634         ulinfo = u64_to_user_ptr(attr->line_info);
9635         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
9636         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
9637         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
9638                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
9639                 if (err) {
9640                         if (err == -E2BIG) {
9641                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
9642                                 if (put_user(expected_size,
9643                                              &uattr->line_info_rec_size))
9644                                         err = -EFAULT;
9645                         }
9646                         goto err_free;
9647                 }
9648
9649                 if (copy_from_user(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
9650                         err = -EFAULT;
9651                         goto err_free;
9652                 }
9653
9654                 /*
9655                  * Check insn_off to ensure
9656                  * 1) strictly increasing AND
9657                  * 2) bounded by prog->len
9658                  *
9659                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
9660                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
9661                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
9662                  * first sub also and the first sub must have
9663                  * subprog_info[0].start == 0.
9664                  */
9665                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
9666                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
9667                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
9668                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
9669                                 prog->len);
9670                         err = -EINVAL;
9671                         goto err_free;
9672                 }
9673
9674                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
9675                         verbose(env,
9676                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
9677                                 i);
9678                         err = -EINVAL;
9679                         goto err_free;
9680                 }
9681
9682                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
9683                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
9684                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
9685                         err = -EINVAL;
9686                         goto err_free;
9687                 }
9688
9689                 if (s != env->subprog_cnt) {
9690                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
9691                                 sub[s].linfo_idx = i;
9692                                 s++;
9693                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
9694                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
9695                                 err = -EINVAL;
9696                                 goto err_free;
9697                         }
9698                 }
9699
9700                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
9701                 ulinfo += rec_size;
9702         }
9703
9704         if (s != env->subprog_cnt) {
9705                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
9706                         env->subprog_cnt - s, s);
9707                 err = -EINVAL;
9708                 goto err_free;
9709         }
9710
9711         prog->aux->linfo = linfo;
9712         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
9713
9714         return 0;
9715
9716 err_free:
9717         kvfree(linfo);
9718         return err;
9719 }
9720
9721 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
9722                           const union bpf_attr *attr,
9723                           union bpf_attr __user *uattr)
9724 {
9725         struct btf *btf;
9726         int err;
9727
9728         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt) {
9729                 if (check_abnormal_return(env))
9730                         return -EINVAL;
9731                 return 0;
9732         }
9733
9734         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
9735         if (IS_ERR(btf))
9736                 return PTR_ERR(btf);
9737         if (btf_is_kernel(btf)) {
9738                 btf_put(btf);
9739                 return -EACCES;
9740         }
9741         env->prog->aux->btf = btf;
9742
9743         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
9744         if (err)
9745                 return err;
9746
9747         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
9748         if (err)
9749                 return err;
9750
9751         return 0;
9752 }
9753
9754 /* check %cur's range satisfies %old's */
9755 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
9756                          struct bpf_reg_state *cur)
9757 {
9758         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
9759                old->umax_value >= cur->umax_value &&
9760                old->smin_value <= cur->smin_value &&
9761                old->smax_value >= cur->smax_value &&
9762                old->u32_min_value <= cur->u32_min_value &&
9763                old->u32_max_value >= cur->u32_max_value &&
9764                old->s32_min_value <= cur->s32_min_value &&
9765                old->s32_max_value >= cur->s32_max_value;
9766 }
9767
9768 /* Maximum number of register states that can exist at once */
9769 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
9770 struct idpair {
9771         u32 old;
9772         u32 cur;
9773 };
9774
9775 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
9776  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
9777  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
9778  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
9779  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
9780  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
9781  * that.
9782  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
9783  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
9784  */
9785 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
9786 {
9787         unsigned int i;
9788
9789         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
9790                 if (!idmap[i].old) {
9791                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
9792                         idmap[i].old = old_id;
9793                         idmap[i].cur = cur_id;
9794                         return true;
9795                 }
9796                 if (idmap[i].old == old_id)
9797                         return idmap[i].cur == cur_id;
9798         }
9799         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
9800         WARN_ON_ONCE(1);
9801         return false;
9802 }
9803
9804 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
9805                              struct bpf_func_state *st)
9806 {
9807         enum bpf_reg_liveness live;
9808         int i, j;
9809
9810         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
9811                 live = st->regs[i].live;
9812                 /* liveness must not touch this register anymore */
9813                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
9814                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
9815                         /* since the register is unused, clear its state
9816                          * to make further comparison simpler
9817                          */
9818                         __mark_reg_not_init(env, &st->regs[i]);
9819         }
9820
9821         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
9822                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
9823                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
9824                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
9825                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
9826                         __mark_reg_not_init(env, &st->stack[i].spilled_ptr);
9827                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
9828                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
9829                 }
9830         }
9831 }
9832
9833 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
9834                                  struct bpf_verifier_state *st)
9835 {
9836         int i;
9837
9838         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
9839                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
9840                 return;
9841
9842         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
9843                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
9844 }
9845
9846 /* the parentage chains form a tree.
9847  * the verifier states are added to state lists at given insn and
9848  * pushed into state stack for future exploration.
9849  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
9850  * stored in the state lists have their final liveness state already,
9851  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
9852  * the verifier explores other branches.
9853  * Example:
9854  * 1: r0 = 1
9855  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
9856  * 3: r0 = 2
9857  * 4: exit
9858  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
9859  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
9860  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
9861  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
9862  *
9863  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
9864  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
9865  * time means that all states below this branch were already explored and
9866  * their final liveness markes are already propagated.
9867  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
9868  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
9869  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
9870  * will not be used.
9871  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
9872  * to simplify state merging.
9873  *
9874  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
9875  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
9876  * the callsites
9877  */
9878 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
9879                               struct bpf_verifier_state *cur)
9880 {
9881         struct bpf_verifier_state_list *sl;
9882         int i;
9883
9884         sl = *explored_state(env, insn);
9885         while (sl) {
9886                 if (sl->state.branches)
9887                         goto next;
9888                 if (sl->state.insn_idx != insn ||
9889                     sl->state.curframe != cur->curframe)
9890                         goto next;
9891                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
9892                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
9893                                 goto next;
9894                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
9895 next:
9896                 sl = sl->next;
9897         }
9898 }
9899
9900 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
9901 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
9902                     struct idpair *idmap)
9903 {
9904         bool equal;
9905
9906         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
9907                 /* explored state didn't use this */
9908                 return true;
9909
9910         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
9911
9912         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
9913                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
9914                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
9915                  */
9916                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
9917
9918         if (equal)
9919                 return true;
9920
9921         if (rold->type == NOT_INIT)
9922                 /* explored state can't have used this */
9923                 return true;
9924         if (rcur->type == NOT_INIT)
9925                 return false;
9926         switch (rold->type) {
9927         case SCALAR_VALUE:
9928                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
9929                         if (!rold->precise && !rcur->precise)
9930                                 return true;
9931                         /* new val must satisfy old val knowledge */
9932                         return range_within(rold, rcur) &&
9933                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
9934                 } else {
9935                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
9936                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
9937                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
9938                          * while pointers are not. We could make this safe in
9939                          * special cases if root is calling us, but it's
9940                          * probably not worth the hassle.
9941                          */
9942                         return false;
9943                 }
9944         case PTR_TO_MAP_KEY:
9945         case PTR_TO_MAP_VALUE:
9946                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
9947                  * everything else matches, we are OK.
9948                  * 'id' is not compared, since it's only used for maps with
9949                  * bpf_spin_lock inside map element and in such cases if
9950                  * the rest of the prog is valid for one map element then
9951                  * it's valid for all map elements regardless of the key
9952                  * used in bpf_map_lookup()
9953                  */
9954                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
9955                        range_within(rold, rcur) &&
9956                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
9957         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
9958                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
9959                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
9960                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
9961                  * checked, doing so could have affected others with the same
9962                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
9963                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
9964                  */
9965                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
9966                         return false;
9967                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
9968                         return false;
9969                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
9970                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
9971         case PTR_TO_PACKET_META:
9972         case PTR_TO_PACKET:
9973                 if (rcur->type != rold->type)
9974                         return false;
9975                 /* We must have at least as much range as the old ptr
9976                  * did, so that any accesses which were safe before are
9977                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
9978                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
9979                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
9980                  */
9981                 if (rold->range > rcur->range)
9982                         return false;
9983                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
9984                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
9985                  */
9986                 if (rold->off != rcur->off)
9987                         return false;
9988                 /* id relations must be preserved */
9989                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
9990                         return false;
9991                 /* new val must satisfy old val knowledge */
9992                 return range_within(rold, rcur) &&
9993                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
9994         case PTR_TO_CTX:
9995         case CONST_PTR_TO_MAP:
9996         case PTR_TO_PACKET_END:
9997         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
9998         case PTR_TO_SOCKET:
9999         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
10000         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
10001         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
10002         case PTR_TO_TCP_SOCK:
10003         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
10004         case PTR_TO_XDP_SOCK:
10005                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
10006                  * would have accepted
10007                  */
10008         default:
10009                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
10010                 return false;
10011         }
10012
10013         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
10014         WARN_ON_ONCE(1);
10015         return false;
10016 }
10017
10018 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
10019                       struct bpf_func_state *cur,
10020                       struct idpair *idmap)
10021 {
10022         int i, spi;
10023
10024         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
10025          * slots in the current stack, since explored(safe) state
10026          * didn't use them
10027          */
10028         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
10029                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
10030
10031                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
10032                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
10033                         /* explored state didn't use this */
10034                         continue;
10035                 }
10036
10037                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
10038                         continue;
10039
10040                 /* explored stack has more populated slots than current stack
10041                  * and these slots were used
10042                  */
10043                 if (i >= cur->allocated_stack)
10044                         return false;
10045
10046                 /* if old state was safe with misc data in the stack
10047                  * it will be safe with zero-initialized stack.
10048                  * The opposite is not true
10049                  */
10050                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
10051                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
10052                         continue;
10053                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
10054                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
10055                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
10056                          * this stack slot, but current has STACK_MISC ->
10057                          * this verifier states are not equivalent,
10058                          * return false to continue verification of this path
10059                          */
10060                         return false;
10061                 if (i % BPF_REG_SIZE)
10062                         continue;
10063                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
10064                         continue;
10065                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
10066                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
10067                              idmap))
10068                         /* when explored and current stack slot are both storing
10069                          * spilled registers, check that stored pointers types
10070                          * are the same as well.
10071                          * Ex: explored safe path could have stored
10072                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
10073                          * but current path has stored:
10074                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
10075                          * such verifier states are not equivalent.
10076                          * return false to continue verification of this path
10077                          */
10078                         return false;
10079         }
10080         return true;
10081 }
10082
10083 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
10084 {
10085         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
10086                 return false;
10087         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
10088                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
10089 }
10090
10091 /* compare two verifier states
10092  *
10093  * all states stored in state_list are known to be valid, since
10094  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
10095  *
10096  * this function is called when verifier exploring different branches of
10097  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
10098  * more strict register state and more strict stack state then this execution
10099  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
10100  * concluded that more strict state leads to valid finish.
10101  *
10102  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
10103  * and explored stack state is more conservative than the current one.
10104  * Example:
10105  *       explored                   current
10106  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
10107  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
10108  *
10109  * In other words if current stack state (one being explored) has more
10110  * valid slots than old one that already passed validation, it means
10111  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
10112  *
10113  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
10114  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
10115  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
10116  */
10117 static bool func_states_equal(struct bpf_func_state *old,
10118                               struct bpf_func_state *cur)
10119 {
10120         struct idpair *idmap;
10121         bool ret = false;
10122         int i;
10123
10124         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
10125         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
10126         if (!idmap)
10127                 return false;
10128
10129         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
10130                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
10131                         goto out_free;
10132         }
10133
10134         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
10135                 goto out_free;
10136
10137         if (!refsafe(old, cur))
10138                 goto out_free;
10139         ret = true;
10140 out_free:
10141         kfree(idmap);
10142         return ret;
10143 }
10144
10145 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
10146                          struct bpf_verifier_state *old,
10147                          struct bpf_verifier_state *cur)
10148 {
10149         int i;
10150
10151         if (old->curframe != cur->curframe)
10152                 return false;
10153
10154         /* Verification state from speculative execution simulation
10155          * must never prune a non-speculative execution one.
10156          */
10157         if (old->speculative && !cur->speculative)
10158                 return false;
10159
10160         if (old->active_spin_lock != cur->active_spin_lock)
10161                 return false;
10162
10163         /* for states to be equal callsites have to be the same
10164          * and all frame states need to be equivalent
10165          */
10166         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
10167                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
10168                         return false;
10169                 if (!func_states_equal(old->frame[i], cur->frame[i]))
10170                         return false;
10171         }
10172         return true;
10173 }
10174
10175 /* Return 0 if no propagation happened. Return negative error code if error
10176  * happened. Otherwise, return the propagated bit.
10177  */
10178 static int propagate_liveness_reg(struct bpf_verifier_env *env,
10179                                   struct bpf_reg_state *reg,
10180                                   struct bpf_reg_state *parent_reg)
10181 {
10182         u8 parent_flag = parent_reg->live & REG_LIVE_READ;
10183         u8 flag = reg->live & REG_LIVE_READ;
10184         int err;
10185
10186         /* When comes here, read flags of PARENT_REG or REG could be any of
10187          * REG_LIVE_READ64, REG_LIVE_READ32, REG_LIVE_NONE. There is no need
10188          * of propagation if PARENT_REG has strongest REG_LIVE_READ64.
10189          */
10190         if (parent_flag == REG_LIVE_READ64 ||
10191             /* Or if there is no read flag from REG. */
10192             !flag ||
10193             /* Or if the read flag from REG is the same as PARENT_REG. */
10194             parent_flag == flag)
10195                 return 0;
10196
10197         err = mark_reg_read(env, reg, parent_reg, flag);
10198         if (err)
10199                 return err;
10200
10201         return flag;
10202 }
10203
10204 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
10205  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
10206  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
10207  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
10208  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
10209  * in mark_reg_read() is for.
10210  */
10211 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
10212                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
10213                               struct bpf_verifier_state *vparent)
10214 {
10215         struct bpf_reg_state *state_reg, *parent_reg;
10216         struct bpf_func_state *state, *parent;
10217         int i, frame, err = 0;
10218
10219         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
10220                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
10221                      vparent->curframe, vstate->curframe);
10222                 return -EFAULT;
10223         }
10224         /* Propagate read liveness of registers... */
10225         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
10226         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
10227                 parent = vparent->frame[frame];
10228                 state = vstate->frame[frame];
10229                 parent_reg = parent->regs;
10230                 state_reg = state->regs;
10231                 /* We don't need to worry about FP liveness, it's read-only */
10232                 for (i = frame < vstate->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
10233                         err = propagate_liveness_reg(env, &state_reg[i],
10234                                                      &parent_reg[i]);
10235                         if (err < 0)
10236                                 return err;
10237                         if (err == REG_LIVE_READ64)
10238                                 mark_insn_zext(env, &parent_reg[i]);
10239                 }
10240
10241                 /* Propagate stack slots. */
10242                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
10243                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10244                         parent_reg = &parent->stack[i].spilled_ptr;
10245                         state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
10246                         err = propagate_liveness_reg(env, state_reg,
10247                                                      parent_reg);
10248                         if (err < 0)
10249                                 return err;
10250                 }
10251         }
10252         return 0;
10253 }
10254
10255 /* find precise scalars in the previous equivalent state and
10256  * propagate them into the current state
10257  */
10258 static int propagate_precision(struct bpf_verifier_env *env,
10259                                const struct bpf_verifier_state *old)
10260 {
10261         struct bpf_reg_state *state_reg;
10262         struct bpf_func_state *state;
10263         int i, err = 0;
10264
10265         state = old->frame[old->curframe];
10266         state_reg = state->regs;
10267         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++, state_reg++) {
10268                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
10269                     !state_reg->precise)
10270                         continue;
10271                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
10272                         verbose(env, "propagating r%d\n", i);
10273                 err = mark_chain_precision(env, i);
10274                 if (err < 0)
10275                         return err;
10276         }
10277
10278         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10279                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
10280                         continue;
10281                 state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
10282                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
10283                     !state_reg->precise)
10284                         continue;
10285                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
10286                         verbose(env, "propagating fp%d\n",
10287                                 (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
10288                 err = mark_chain_precision_stack(env, i);
10289                 if (err < 0)
10290                         return err;
10291         }
10292         return 0;
10293 }
10294
10295 static bool states_maybe_looping(struct bpf_verifier_state *old,
10296                                  struct bpf_verifier_state *cur)
10297 {
10298         struct bpf_func_state *fold, *fcur;
10299         int i, fr = cur->curframe;
10300
10301         if (old->curframe != fr)
10302                 return false;
10303
10304         fold = old->frame[fr];
10305         fcur = cur->frame[fr];
10306         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
10307                 if (memcmp(&fold->regs[i], &fcur->regs[i],
10308                            offsetof(struct bpf_reg_state, parent)))
10309                         return false;
10310         return true;
10311 }
10312
10313
10314 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
10315 {
10316         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
10317         struct bpf_verifier_state_list *sl, **pprev;
10318         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
10319         int i, j, err, states_cnt = 0;
10320         bool add_new_state = env->test_state_freq ? true : false;
10321
10322         cur->last_insn_idx = env->prev_insn_idx;
10323         if (!env->insn_aux_data[insn_idx].prune_point)
10324                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
10325                  * be doing state search here
10326                  */
10327                 return 0;
10328
10329         /* bpf progs typically have pruning point every 4 instructions
10330          * http://vger.kernel.org/bpfconf2019.html#session-1
10331          * Do not add new state for future pruning if the verifier hasn't seen
10332          * at least 2 jumps and at least 8 instructions.
10333          * This heuristics helps decrease 'total_states' and 'peak_states' metric.
10334          * In tests that amounts to up to 50% reduction into total verifier
10335          * memory consumption and 20% verifier time speedup.
10336          */
10337         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed >= 2 &&
10338             env->insn_processed - env->prev_insn_processed >= 8)
10339                 add_new_state = true;
10340
10341         pprev = explored_state(env, insn_idx);
10342         sl = *pprev;
10343
10344         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
10345
10346         while (sl) {
10347                 states_cnt++;
10348                 if (sl->state.insn_idx != insn_idx)
10349                         goto next;
10350                 if (sl->state.branches) {
10351                         if (states_maybe_looping(&sl->state, cur) &&
10352                             states_equal(env, &sl->state, cur)) {
10353                                 verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
10354                                 verbose(env, "infinite loop detected at insn %d\n", insn_idx);
10355                                 return -EINVAL;
10356                         }
10357                         /* if the verifier is processing a loop, avoid adding new state
10358                          * too often, since different loop iterations have distinct
10359                          * states and may not help future pruning.
10360                          * This threshold shouldn't be too low to make sure that
10361                          * a loop with large bound will be rejected quickly.
10362                          * The most abusive loop will be:
10363                          * r1 += 1
10364                          * if r1 < 1000000 goto pc-2
10365                          * 1M insn_procssed limit / 100 == 10k peak states.
10366                          * This threshold shouldn't be too high either, since states
10367                          * at the end of the loop are likely to be useful in pruning.
10368                          */
10369                         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed < 20 &&
10370                             env->insn_processed - env->prev_insn_processed < 100)
10371                                 add_new_state = false;
10372                         goto miss;
10373                 }
10374                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
10375                         sl->hit_cnt++;
10376                         /* reached equivalent register/stack state,
10377                          * prune the search.
10378                          * Registers read by the continuation are read by us.
10379                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
10380                          * will prevent corresponding reads in the continuation
10381                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
10382                          * own state will get the read marks recorded, but
10383                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
10384                          * this state and will pop a new one.
10385                          */
10386                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
10387
10388                         /* if previous state reached the exit with precision and
10389                          * current state is equivalent to it (except precsion marks)
10390                          * the precision needs to be propagated back in
10391                          * the current state.
10392                          */
10393                         err = err ? : push_jmp_history(env, cur);
10394                         err = err ? : propagate_precision(env, &sl->state);
10395                         if (err)
10396                                 return err;
10397                         return 1;
10398                 }
10399 miss:
10400                 /* when new state is not going to be added do not increase miss count.
10401                  * Otherwise several loop iterations will remove the state
10402                  * recorded earlier. The goal of these heuristics is to have
10403                  * states from some iterations of the loop (some in the beginning
10404                  * and some at the end) to help pruning.
10405                  */
10406                 if (add_new_state)
10407                         sl->miss_cnt++;
10408                 /* heuristic to determine whether this state is beneficial
10409                  * to keep checking from state equivalence point of view.
10410                  * Higher numbers increase max_states_per_insn and verification time,
10411                  * but do not meaningfully decrease insn_processed.
10412                  */
10413                 if (sl->miss_cnt > sl->hit_cnt * 3 + 3) {
10414                         /* the state is unlikely to be useful. Remove it to
10415                          * speed up verification
10416                          */
10417                         *pprev = sl->next;
10418                         if (sl->state.frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE) {
10419                                 u32 br = sl->state.branches;
10420
10421                                 WARN_ONCE(br,
10422                                           "BUG live_done but branches_to_explore %d\n",
10423                                           br);
10424                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
10425                                 kfree(sl);
10426                                 env->peak_states--;
10427                         } else {
10428                                 /* cannot free this state, since parentage chain may
10429                                  * walk it later. Add it for free_list instead to
10430                                  * be freed at the end of verification
10431                                  */
10432                                 sl->next = env->free_list;
10433                                 env->free_list = sl;
10434                         }
10435                         sl = *pprev;
10436                         continue;
10437                 }
10438 next:
10439                 pprev = &sl->next;
10440                 sl = *pprev;
10441         }
10442
10443         if (env->max_states_per_insn < states_cnt)
10444                 env->max_states_per_insn = states_cnt;
10445
10446         if (!env->bpf_capable && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
10447                 return push_jmp_history(env, cur);
10448
10449         if (!add_new_state)
10450                 return push_jmp_history(env, cur);
10451
10452         /* There were no equivalent states, remember the current one.
10453          * Technically the current state is not proven to be safe yet,
10454          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
10455          * or it will be rejected. When there are no loops the verifier won't be
10456          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
10457          * again on the way to bpf_exit.
10458          * When looping the sl->state.branches will be > 0 and this state
10459          * will not be considered for equivalence until branches == 0.
10460          */
10461         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
10462         if (!new_sl)
10463                 return -ENOMEM;
10464         env->total_states++;
10465         env->peak_states++;
10466         env->prev_jmps_processed = env->jmps_processed;
10467         env->prev_insn_processed = env->insn_processed;
10468
10469         /* add new state to the head of linked list */
10470         new = &new_sl->state;
10471         err = copy_verifier_state(new, cur);
10472         if (err) {
10473                 free_verifier_state(new, false);
10474                 kfree(new_sl);
10475                 return err;
10476         }
10477         new->insn_idx = insn_idx;
10478         WARN_ONCE(new->branches != 1,
10479                   "BUG is_state_visited:branches_to_explore=%d insn %d\n", new->branches, insn_idx);
10480
10481         cur->parent = new;
10482         cur->first_insn_idx = insn_idx;
10483         clear_jmp_history(cur);
10484         new_sl->next = *explored_state(env, insn_idx);
10485         *explored_state(env, insn_idx) = new_sl;
10486         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
10487          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
10488          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
10489          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
10490          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
10491          * from callee with its full parentage chain, anyway.
10492          */
10493         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
10494          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
10495          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
10496          * their parent and current state never has children yet.  Only
10497          * explored_states can get read marks.)
10498          */
10499         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
10500                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
10501                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
10502                 for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
10503                         cur->frame[j]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
10504         }
10505
10506         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
10507         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
10508                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
10509                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
10510
10511                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10512                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
10513                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
10514                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
10515                 }
10516         }
10517         return 0;
10518 }
10519
10520 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
10521 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
10522 {
10523         switch (type) {
10524         case PTR_TO_CTX:
10525         case PTR_TO_SOCKET:
10526         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
10527         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
10528         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
10529         case PTR_TO_TCP_SOCK:
10530         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
10531         case PTR_TO_XDP_SOCK:
10532         case PTR_TO_BTF_ID:
10533         case PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL:
10534                 return false;
10535         default:
10536                 return true;
10537         }
10538 }
10539
10540 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
10541  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
10542  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
10543  *
10544  * R1 = sock_ptr
10545  * goto X;
10546  * ...
10547  * R1 = some_other_valid_ptr;
10548  * goto X;
10549  * ...
10550  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
10551  */
10552 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
10553 {
10554         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
10555                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
10556 }
10557
10558 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
10559 {
10560         bool pop_log = !(env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2);
10561         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
10562         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
10563         struct bpf_reg_state *regs;
10564         int insn_cnt = env->prog->len;
10565         bool do_print_state = false;
10566         int prev_insn_idx = -1;
10567
10568         for (;;) {
10569                 struct bpf_insn *insn;
10570                 u8 class;
10571                 int err;
10572
10573                 env->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
10574                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
10575                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
10576                                 env->insn_idx, insn_cnt);
10577                         return -EFAULT;
10578                 }
10579
10580                 insn = &insns[env->insn_idx];
10581                 class = BPF_CLASS(insn->code);
10582
10583                 if (++env->insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
10584                         verbose(env,
10585                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
10586                                 env->insn_processed);
10587                         return -E2BIG;
10588                 }
10589
10590                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
10591                 if (err < 0)
10592                         return err;
10593                 if (err == 1) {
10594                         /* found equivalent state, can prune the search */
10595                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
10596                                 if (do_print_state)
10597                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
10598                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
10599                                                 env->cur_state->speculative ?
10600                                                 " (speculative execution)" : "");
10601                                 else
10602                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
10603                         }
10604                         goto process_bpf_exit;
10605                 }
10606
10607                 if (signal_pending(current))
10608                         return -EAGAIN;
10609
10610                 if (need_resched())
10611                         cond_resched();
10612
10613                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2 ||
10614                     (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL && do_print_state)) {
10615                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
10616                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
10617                         else
10618                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
10619                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
10620                                         env->cur_state->speculative ?
10621                                         " (speculative execution)" : "");
10622                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
10623                         do_print_state = false;
10624                 }
10625
10626                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
10627                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
10628                                 .cb_call        = disasm_kfunc_name,
10629                                 .cb_print       = verbose,
10630                                 .private_data   = env,
10631                         };
10632
10633                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
10634                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
10635                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
10636                 }
10637
10638                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
10639                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
10640                                                            env->prev_insn_idx);
10641                         if (err)
10642                                 return err;
10643                 }
10644
10645                 regs = cur_regs(env);
10646                 sanitize_mark_insn_seen(env);
10647                 prev_insn_idx = env->insn_idx;
10648
10649                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
10650                         err = check_alu_op(env, insn);
10651                         if (err)
10652                                 return err;
10653
10654                 } else if (class == BPF_LDX) {
10655                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
10656
10657                         /* check for reserved fields is already done */
10658
10659                         /* check src operand */
10660                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
10661                         if (err)
10662                                 return err;
10663
10664                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
10665                         if (err)
10666                                 return err;
10667
10668                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
10669
10670                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
10671                          * the state of dst_reg will be updated by this func
10672                          */
10673                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
10674                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
10675                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
10676                         if (err)
10677                                 return err;
10678
10679                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
10680
10681                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
10682                                 /* saw a valid insn
10683                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
10684                                  * save type to validate intersecting paths
10685                                  */
10686                                 *prev_src_type = src_reg_type;
10687
10688                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
10689                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
10690                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
10691                                  * with different pointer types:
10692                                  * src_reg == ctx in one branch and
10693                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
10694                                  * Reject it.
10695                                  */
10696                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
10697                                 return -EINVAL;
10698                         }
10699
10700                 } else if (class == BPF_STX) {
10701                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
10702
10703                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ATOMIC) {
10704                                 err = check_atomic(env, env->insn_idx, insn);
10705                                 if (err)
10706                                         return err;
10707                                 env->insn_idx++;
10708                                 continue;
10709                         }
10710
10711                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0) {
10712                                 verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
10713                                 return -EINVAL;
10714                         }
10715
10716                         /* check src1 operand */
10717                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
10718                         if (err)
10719                                 return err;
10720                         /* check src2 operand */
10721                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
10722                         if (err)
10723                                 return err;
10724
10725                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
10726
10727                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
10728                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
10729                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
10730                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
10731                         if (err)
10732                                 return err;
10733
10734                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
10735
10736                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
10737                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
10738                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
10739                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
10740                                 return -EINVAL;
10741                         }
10742
10743                 } else if (class == BPF_ST) {
10744                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
10745                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
10746                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
10747                                 return -EINVAL;
10748                         }
10749                         /* check src operand */
10750                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
10751                         if (err)
10752                                 return err;
10753
10754                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
10755                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
10756                                         insn->dst_reg,
10757                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
10758                                 return -EACCES;
10759                         }
10760
10761                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
10762                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
10763                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
10764                                                BPF_WRITE, -1, false);
10765                         if (err)
10766                                 return err;
10767
10768                 } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
10769                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
10770
10771                         env->jmps_processed++;
10772                         if (opcode == BPF_CALL) {
10773                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
10774                                     insn->off != 0 ||
10775                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
10776                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL &&
10777                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL) ||
10778                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
10779                                     class == BPF_JMP32) {
10780                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
10781                                         return -EINVAL;
10782                                 }
10783
10784                                 if (env->cur_state->active_spin_lock &&
10785                                     (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL ||
10786                                      insn->imm != BPF_FUNC_spin_unlock)) {
10787                                         verbose(env, "function calls are not allowed while holding a lock\n");
10788                                         return -EINVAL;
10789                                 }
10790                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
10791                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
10792                                 else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL)
10793                                         err = check_kfunc_call(env, insn);
10794                                 else
10795                                         err = check_helper_call(env, insn, &env->insn_idx);
10796                                 if (err)
10797                                         return err;
10798                         } else if (opcode == BPF_JA) {
10799                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
10800                                     insn->imm != 0 ||
10801                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
10802                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
10803                                     class == BPF_JMP32) {
10804                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
10805                                         return -EINVAL;
10806                                 }
10807
10808                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
10809                                 continue;
10810
10811                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
10812                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
10813                                     insn->imm != 0 ||
10814                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
10815                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
10816                                     class == BPF_JMP32) {
10817                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
10818                                         return -EINVAL;
10819                                 }
10820
10821                                 if (env->cur_state->active_spin_lock) {
10822                                         verbose(env, "bpf_spin_unlock is missing\n");
10823                                         return -EINVAL;
10824                                 }
10825
10826                                 if (state->curframe) {
10827                                         /* exit from nested function */
10828                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
10829                                         if (err)
10830                                                 return err;
10831                                         do_print_state = true;
10832                                         continue;
10833                                 }
10834
10835                                 err = check_reference_leak(env);
10836                                 if (err)
10837                                         return err;
10838
10839                                 err = check_return_code(env);
10840                                 if (err)
10841                                         return err;
10842 process_bpf_exit:
10843                                 update_branch_counts(env, env->cur_state);
10844                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx,
10845                                                 &env->insn_idx, pop_log);
10846                                 if (err < 0) {
10847                                         if (err != -ENOENT)
10848                                                 return err;
10849                                         break;
10850                                 } else {
10851                                         do_print_state = true;
10852                                         continue;
10853                                 }
10854                         } else {
10855                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
10856                                 if (err)
10857                                         return err;
10858                         }
10859                 } else if (class == BPF_LD) {
10860                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
10861
10862                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
10863                                 err = check_ld_abs(env, insn);
10864                                 if (err)
10865                                         return err;
10866
10867                         } else if (mode == BPF_IMM) {
10868                                 err = check_ld_imm(env, insn);
10869                                 if (err)
10870                                         return err;
10871
10872                                 env->insn_idx++;
10873                                 sanitize_mark_insn_seen(env);
10874                         } else {
10875                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
10876                                 return -EINVAL;
10877                         }
10878                 } else {
10879                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
10880                         return -EINVAL;
10881                 }
10882
10883                 env->insn_idx++;
10884         }
10885
10886         return 0;
10887 }
10888
10889 static int find_btf_percpu_datasec(struct btf *btf)
10890 {
10891         const struct btf_type *t;
10892         const char *tname;
10893         int i, n;
10894
10895         /*
10896          * Both vmlinux and module each have their own ".data..percpu"
10897          * DATASECs in BTF. So for module's case, we need to skip vmlinux BTF
10898          * types to look at only module's own BTF types.
10899          */
10900         n = btf_nr_types(btf);
10901         if (btf_is_module(btf))
10902                 i = btf_nr_types(btf_vmlinux);
10903         else
10904                 i = 1;
10905
10906         for(; i < n; i++) {
10907                 t = btf_type_by_id(btf, i);
10908                 if (BTF_INFO_KIND(t->info) != BTF_KIND_DATASEC)
10909                         continue;
10910
10911                 tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
10912                 if (!strcmp(tname, ".data..percpu"))
10913                         return i;
10914         }
10915
10916         return -ENOENT;
10917 }
10918
10919 /* replace pseudo btf_id with kernel symbol address */
10920 static int check_pseudo_btf_id(struct bpf_verifier_env *env,
10921                                struct bpf_insn *insn,
10922                                struct bpf_insn_aux_data *aux)
10923 {
10924         const struct btf_var_secinfo *vsi;
10925         const struct btf_type *datasec;
10926         struct btf_mod_pair *btf_mod;
10927         const struct btf_type *t;
10928         const char *sym_name;
10929         bool percpu = false;
10930         u32 type, id = insn->imm;
10931         struct btf *btf;
10932         s32 datasec_id;
10933         u64 addr;
10934         int i, btf_fd, err;
10935
10936         btf_fd = insn[1].imm;
10937         if (btf_fd) {
10938                 btf = btf_get_by_fd(btf_fd);
10939                 if (IS_ERR(btf)) {
10940                         verbose(env, "invalid module BTF object FD specified.\n");
10941                         return -EINVAL;
10942                 }
10943         } else {
10944                 if (!btf_vmlinux) {
10945                         verbose(env, "kernel is missing BTF, make sure CONFIG_DEBUG_INFO_BTF=y is specified in Kconfig.\n");
10946                         return -EINVAL;
10947                 }
10948                 btf = btf_vmlinux;
10949                 btf_get(btf);
10950         }
10951
10952         t = btf_type_by_id(btf, id);
10953         if (!t) {
10954                 verbose(env, "ldimm64 insn specifies invalid btf_id %d.\n", id);
10955                 err = -ENOENT;
10956                 goto err_put;
10957         }
10958
10959         if (!btf_type_is_var(t)) {
10960                 verbose(env, "pseudo btf_id %d in ldimm64 isn't KIND_VAR.\n", id);
10961                 err = -EINVAL;
10962                 goto err_put;
10963         }
10964
10965         sym_name = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
10966         addr = kallsyms_lookup_name(sym_name);
10967         if (!addr) {
10968                 verbose(env, "ldimm64 failed to find the address for kernel symbol '%s'.\n",
10969                         sym_name);
10970                 err = -ENOENT;
10971                 goto err_put;
10972         }
10973
10974         datasec_id = find_btf_percpu_datasec(btf);
10975         if (datasec_id > 0) {
10976                 datasec = btf_type_by_id(btf, datasec_id);
10977                 for_each_vsi(i, datasec, vsi) {
10978                         if (vsi->type == id) {
10979                                 percpu = true;
10980                                 break;
10981                         }
10982                 }
10983         }
10984
10985         insn[0].imm = (u32)addr;
10986         insn[1].imm = addr >> 32;
10987
10988         type = t->type;
10989         t = btf_type_skip_modifiers(btf, type, NULL);
10990         if (percpu) {
10991                 aux->btf_var.reg_type = PTR_TO_PERCPU_BTF_ID;
10992                 aux->btf_var.btf = btf;
10993                 aux->btf_var.btf_id = type;
10994         } else if (!btf_type_is_struct(t)) {
10995                 const struct btf_type *ret;
10996                 const char *tname;
10997                 u32 tsize;
10998
10999                 /* resolve the type size of ksym. */
11000                 ret = btf_resolve_size(btf, t, &tsize);
11001                 if (IS_ERR(ret)) {
11002                         tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
11003                         verbose(env, "ldimm64 unable to resolve the size of type '%s': %ld\n",
11004                                 tname, PTR_ERR(ret));
11005                         err = -EINVAL;
11006                         goto err_put;
11007                 }
11008                 aux->btf_var.reg_type = PTR_TO_MEM;
11009                 aux->btf_var.mem_size = tsize;
11010         } else {
11011                 aux->btf_var.reg_type = PTR_TO_BTF_ID;
11012                 aux->btf_var.btf = btf;
11013                 aux->btf_var.btf_id = type;
11014         }
11015
11016         /* check whether we recorded this BTF (and maybe module) already */
11017         for (i = 0; i < env->used_btf_cnt; i++) {
11018                 if (env->used_btfs[i].btf == btf) {
11019                         btf_put(btf);
11020                         return 0;
11021                 }
11022         }
11023
11024         if (env->used_btf_cnt >= MAX_USED_BTFS) {
11025                 err = -E2BIG;
11026                 goto err_put;
11027         }
11028
11029         btf_mod = &env->used_btfs[env->used_btf_cnt];
11030         btf_mod->btf = btf;
11031         btf_mod->module = NULL;
11032
11033         /* if we reference variables from kernel module, bump its refcount */
11034         if (btf_is_module(btf)) {
11035                 btf_mod->module = btf_try_get_module(btf);
11036                 if (!btf_mod->module) {
11037                         err = -ENXIO;
11038                         goto err_put;
11039                 }
11040         }
11041
11042         env->used_btf_cnt++;
11043
11044         return 0;
11045 err_put:
11046         btf_put(btf);
11047         return err;
11048 }
11049
11050 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
11051 {
11052         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
11053                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
11054                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
11055                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
11056 }
11057
11058 static bool is_tracing_prog_type(enum bpf_prog_type type)
11059 {
11060         switch (type) {
11061         case BPF_PROG_TYPE_KPROBE:
11062         case BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT:
11063         case BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT:
11064         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
11065                 return true;
11066         default:
11067                 return false;
11068         }
11069 }
11070
11071 static bool is_preallocated_map(struct bpf_map *map)
11072 {
11073         if (!check_map_prealloc(map))
11074                 return false;
11075         if (map->inner_map_meta && !check_map_prealloc(map->inner_map_meta))
11076                 return false;
11077         return true;
11078 }
11079
11080 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
11081                                         struct bpf_map *map,
11082                                         struct bpf_prog *prog)
11083
11084 {
11085         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(prog);
11086         /*
11087          * Validate that trace type programs use preallocated hash maps.
11088          *
11089          * For programs attached to PERF events this is mandatory as the
11090          * perf NMI can hit any arbitrary code sequence.
11091          *
11092          * All other trace types using preallocated hash maps are unsafe as
11093          * well because tracepoint or kprobes can be inside locked regions
11094          * of the memory allocator or at a place where a recursion into the
11095          * memory allocator would see inconsistent state.
11096          *
11097          * On RT enabled kernels run-time allocation of all trace type
11098          * programs is strictly prohibited due to lock type constraints. On
11099          * !RT kernels it is allowed for backwards compatibility reasons for
11100          * now, but warnings are emitted so developers are made aware of
11101          * the unsafety and can fix their programs before this is enforced.
11102          */
11103         if (is_tracing_prog_type(prog_type) && !is_preallocated_map(map)) {
11104                 if (prog_type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
11105                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
11106                         return -EINVAL;
11107                 }
11108                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT)) {
11109                         verbose(env, "trace type programs can only use preallocated hash map\n");
11110                         return -EINVAL;
11111                 }
11112                 WARN_ONCE(1, "trace type BPF program uses run-time allocation\n");
11113                 verbose(env, "trace type programs with run-time allocated hash maps are unsafe. Switch to preallocated hash maps.\n");
11114         }
11115
11116         if (map_value_has_spin_lock(map)) {
11117                 if (prog_type == BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER) {
11118                         verbose(env, "socket filter progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
11119                         return -EINVAL;
11120                 }
11121
11122                 if (is_tracing_prog_type(prog_type)) {
11123                         verbose(env, "tracing progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
11124                         return -EINVAL;
11125                 }
11126
11127                 if (prog->aux->sleepable) {
11128                         verbose(env, "sleepable progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
11129                         return -EINVAL;
11130                 }
11131         }
11132
11133         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
11134             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
11135                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
11136                 return -EINVAL;
11137         }
11138
11139         if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_STRUCT_OPS) {
11140                 verbose(env, "bpf_struct_ops map cannot be used in prog\n");
11141                 return -EINVAL;
11142         }
11143
11144         if (prog->aux->sleepable)
11145                 switch (map->map_type) {
11146                 case BPF_MAP_TYPE_HASH:
11147                 case BPF_MAP_TYPE_LRU_HASH:
11148                 case BPF_MAP_TYPE_ARRAY:
11149                 case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH:
11150                 case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_ARRAY:
11151                 case BPF_MAP_TYPE_LRU_PERCPU_HASH:
11152                 case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
11153                 case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
11154                         if (!is_preallocated_map(map)) {
11155                                 verbose(env,
11156                                         "Sleepable programs can only use preallocated maps\n");
11157                                 return -EINVAL;
11158                         }
11159                         break;
11160                 case BPF_MAP_TYPE_RINGBUF:
11161                         break;
11162                 default:
11163                         verbose(env,
11164                                 "Sleepable programs can only use array, hash, and ringbuf maps\n");
11165                         return -EINVAL;
11166                 }
11167
11168         return 0;
11169 }
11170
11171 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
11172 {
11173         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
11174                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
11175 }
11176
11177 /* find and rewrite pseudo imm in ld_imm64 instructions:
11178  *
11179  * 1. if it accesses map FD, replace it with actual map pointer.
11180  * 2. if it accesses btf_id of a VAR, replace it with pointer to the var.
11181  *
11182  * NOTE: btf_vmlinux is required for converting pseudo btf_id.
11183  */
11184 static int resolve_pseudo_ldimm64(struct bpf_verifier_env *env)
11185 {
11186         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11187         int insn_cnt = env->prog->len;
11188         int i, j, err;
11189
11190         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
11191         if (err)
11192                 return err;
11193
11194         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11195                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
11196                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
11197                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
11198                         return -EINVAL;
11199                 }
11200
11201                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
11202                         struct bpf_insn_aux_data *aux;
11203                         struct bpf_map *map;
11204                         struct fd f;
11205                         u64 addr;
11206
11207                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
11208                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
11209                             insn[1].off != 0) {
11210                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
11211                                 return -EINVAL;
11212                         }
11213
11214                         if (insn[0].src_reg == 0)
11215                                 /* valid generic load 64-bit imm */
11216                                 goto next_insn;
11217
11218                         if (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_BTF_ID) {
11219                                 aux = &env->insn_aux_data[i];
11220                                 err = check_pseudo_btf_id(env, insn, aux);
11221                                 if (err)
11222                                         return err;
11223                                 goto next_insn;
11224                         }
11225
11226                         if (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC) {
11227                                 aux = &env->insn_aux_data[i];
11228                                 aux->ptr_type = PTR_TO_FUNC;
11229                                 goto next_insn;
11230                         }
11231
11232                         /* In final convert_pseudo_ld_imm64() step, this is
11233                          * converted into regular 64-bit imm load insn.
11234                          */
11235                         if ((insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
11236                              insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) ||
11237                             (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
11238                              insn[1].imm != 0)) {
11239                                 verbose(env,
11240                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
11241                                 return -EINVAL;
11242                         }
11243
11244                         f = fdget(insn[0].imm);
11245                         map = __bpf_map_get(f);
11246                         if (IS_ERR(map)) {
11247                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
11248                                         insn[0].imm);
11249                                 return PTR_ERR(map);
11250                         }
11251
11252                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
11253                         if (err) {
11254                                 fdput(f);
11255                                 return err;
11256                         }
11257
11258                         aux = &env->insn_aux_data[i];
11259                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
11260                                 addr = (unsigned long)map;
11261                         } else {
11262                                 u32 off = insn[1].imm;
11263
11264                                 if (off >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
11265                                         verbose(env, "direct value offset of %u is not allowed\n", off);
11266                                         fdput(f);
11267                                         return -EINVAL;
11268                                 }
11269
11270                                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
11271                                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
11272                                         fdput(f);
11273                                         return -EINVAL;
11274                                 }
11275
11276                                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
11277                                 if (err) {
11278                                         verbose(env, "invalid access to map value pointer, value_size=%u off=%u\n",
11279                                                 map->value_size, off);
11280                                         fdput(f);
11281                                         return err;
11282                                 }
11283
11284                                 aux->map_off = off;
11285                                 addr += off;
11286                         }
11287
11288                         insn[0].imm = (u32)addr;
11289                         insn[1].imm = addr >> 32;
11290
11291                         /* check whether we recorded this map already */
11292                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++) {
11293                                 if (env->used_maps[j] == map) {
11294                                         aux->map_index = j;
11295                                         fdput(f);
11296                                         goto next_insn;
11297                                 }
11298                         }
11299
11300                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
11301                                 fdput(f);
11302                                 return -E2BIG;
11303                         }
11304
11305                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
11306                          * the map will be released by release_maps() or it
11307                          * will be used by the valid program until it's unloaded
11308                          * and all maps are released in free_used_maps()
11309                          */
11310                         bpf_map_inc(map);
11311
11312                         aux->map_index = env->used_map_cnt;
11313                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
11314
11315                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
11316                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog->aux, map)) {
11317                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
11318                                 fdput(f);
11319                                 return -EBUSY;
11320                         }
11321
11322                         fdput(f);
11323 next_insn:
11324                         insn++;
11325                         i++;
11326                         continue;
11327                 }
11328
11329                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
11330                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
11331                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
11332                         return -EINVAL;
11333                 }
11334         }
11335
11336         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
11337          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
11338          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
11339          */
11340         return 0;
11341 }
11342
11343 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
11344 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
11345 {
11346         __bpf_free_used_maps(env->prog->aux, env->used_maps,
11347                              env->used_map_cnt);
11348 }
11349
11350 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
11351 static void release_btfs(struct bpf_verifier_env *env)
11352 {
11353         __bpf_free_used_btfs(env->prog->aux, env->used_btfs,
11354                              env->used_btf_cnt);
11355 }
11356
11357 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
11358 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
11359 {
11360         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11361         int insn_cnt = env->prog->len;
11362         int i;
11363
11364         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11365                 if (insn->code != (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
11366                         continue;
11367                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC)
11368                         continue;
11369                 insn->src_reg = 0;
11370         }
11371 }
11372
11373 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
11374  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
11375  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
11376  */
11377 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env,
11378                                 struct bpf_prog *new_prog, u32 off, u32 cnt)
11379 {
11380         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
11381         struct bpf_insn *insn = new_prog->insnsi;
11382         u32 old_seen = old_data[off].seen;
11383         u32 prog_len;
11384         int i;
11385
11386         /* aux info at OFF always needs adjustment, no matter fast path
11387          * (cnt == 1) is taken or not. There is no guarantee INSN at OFF is the
11388          * original insn at old prog.
11389          */
11390         old_data[off].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + off + cnt - 1);
11391
11392         if (cnt == 1)
11393                 return 0;
11394         prog_len = new_prog->len;
11395         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
11396                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
11397         if (!new_data)
11398                 return -ENOMEM;
11399         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
11400         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
11401                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
11402         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++) {
11403                 /* Expand insni[off]'s seen count to the patched range. */
11404                 new_data[i].seen = old_seen;
11405                 new_data[i].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + i);
11406         }
11407         env->insn_aux_data = new_data;
11408         vfree(old_data);
11409         return 0;
11410 }
11411
11412 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
11413 {
11414         int i;
11415
11416         if (len == 1)
11417                 return;
11418         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
11419         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
11420                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
11421                         continue;
11422                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
11423         }
11424 }
11425
11426 static void adjust_poke_descs(struct bpf_prog *prog, u32 len)
11427 {
11428         struct bpf_jit_poke_descriptor *tab = prog->aux->poke_tab;
11429         int i, sz = prog->aux->size_poke_tab;
11430         struct bpf_jit_poke_descriptor *desc;
11431
11432         for (i = 0; i < sz; i++) {
11433                 desc = &tab[i];
11434                 desc->insn_idx += len - 1;
11435         }
11436 }
11437
11438 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
11439                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
11440 {
11441         struct bpf_prog *new_prog;
11442
11443         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
11444         if (IS_ERR(new_prog)) {
11445                 if (PTR_ERR(new_prog) == -ERANGE)
11446                         verbose(env,
11447                                 "insn %d cannot be patched due to 16-bit range\n",
11448                                 env->insn_aux_data[off].orig_idx);
11449                 return NULL;
11450         }
11451         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog, off, len))
11452                 return NULL;
11453         adjust_subprog_starts(env, off, len);
11454         adjust_poke_descs(new_prog, len);
11455         return new_prog;
11456 }
11457
11458 static int adjust_subprog_starts_after_remove(struct bpf_verifier_env *env,
11459                                               u32 off, u32 cnt)
11460 {
11461         int i, j;
11462
11463         /* find first prog starting at or after off (first to remove) */
11464         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
11465                 if (env->subprog_info[i].start >= off)
11466                         break;
11467         /* find first prog starting at or after off + cnt (first to stay) */
11468         for (j = i; j < env->subprog_cnt; j++)
11469                 if (env->subprog_info[j].start >= off + cnt)
11470                         break;
11471         /* if j doesn't start exactly at off + cnt, we are just removing
11472          * the front of previous prog
11473          */
11474         if (env->subprog_info[j].start != off + cnt)
11475                 j--;
11476
11477         if (j > i) {
11478                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
11479                 int move;
11480
11481                 /* move fake 'exit' subprog as well */
11482                 move = env->subprog_cnt + 1 - j;
11483
11484                 memmove(env->subprog_info + i,
11485                         env->subprog_info + j,
11486                         sizeof(*env->subprog_info) * move);
11487                 env->subprog_cnt -= j - i;
11488
11489                 /* remove func_info */
11490                 if (aux->func_info) {
11491                         move = aux->func_info_cnt - j;
11492
11493                         memmove(aux->func_info + i,
11494                                 aux->func_info + j,
11495                                 sizeof(*aux->func_info) * move);
11496                         aux->func_info_cnt -= j - i;
11497                         /* func_info->insn_off is set after all code rewrites,
11498                          * in adjust_btf_func() - no need to adjust
11499                          */
11500                 }
11501         } else {
11502                 /* convert i from "first prog to remove" to "first to adjust" */
11503                 if (env->subprog_info[i].start == off)
11504                         i++;
11505         }
11506
11507         /* update fake 'exit' subprog as well */
11508         for (; i <= env->subprog_cnt; i++)
11509                 env->subprog_info[i].start -= cnt;
11510
11511         return 0;
11512 }
11513
11514 static int bpf_adj_linfo_after_remove(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
11515                                       u32 cnt)
11516 {
11517         struct bpf_prog *prog = env->prog;
11518         u32 i, l_off, l_cnt, nr_linfo;
11519         struct bpf_line_info *linfo;
11520
11521         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
11522         if (!nr_linfo)
11523                 return 0;
11524
11525         linfo = prog->aux->linfo;
11526
11527         /* find first line info to remove, count lines to be removed */
11528         for (i = 0; i < nr_linfo; i++)
11529                 if (linfo[i].insn_off >= off)
11530                         break;
11531
11532         l_off = i;
11533         l_cnt = 0;
11534         for (; i < nr_linfo; i++)
11535                 if (linfo[i].insn_off < off + cnt)
11536                         l_cnt++;
11537                 else
11538                         break;
11539
11540         /* First live insn doesn't match first live linfo, it needs to "inherit"
11541          * last removed linfo.  prog is already modified, so prog->len == off
11542          * means no live instructions after (tail of the program was removed).
11543          */
11544         if (prog->len != off && l_cnt &&
11545             (i == nr_linfo || linfo[i].insn_off != off + cnt)) {
11546                 l_cnt--;
11547                 linfo[--i].insn_off = off + cnt;
11548         }
11549
11550         /* remove the line info which refer to the removed instructions */
11551         if (l_cnt) {
11552                 memmove(linfo + l_off, linfo + i,
11553                         sizeof(*linfo) * (nr_linfo - i));
11554
11555                 prog->aux->nr_linfo -= l_cnt;
11556                 nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
11557         }
11558
11559         /* pull all linfo[i].insn_off >= off + cnt in by cnt */
11560         for (i = l_off; i < nr_linfo; i++)
11561                 linfo[i].insn_off -= cnt;
11562
11563         /* fix up all subprogs (incl. 'exit') which start >= off */
11564         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
11565                 if (env->subprog_info[i].linfo_idx > l_off) {
11566                         /* program may have started in the removed region but
11567                          * may not be fully removed
11568                          */
11569                         if (env->subprog_info[i].linfo_idx >= l_off + l_cnt)
11570                                 env->subprog_info[i].linfo_idx -= l_cnt;
11571                         else
11572                                 env->subprog_info[i].linfo_idx = l_off;
11573                 }
11574
11575         return 0;
11576 }
11577
11578 static int verifier_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt)
11579 {
11580         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11581         unsigned int orig_prog_len = env->prog->len;
11582         int err;
11583
11584         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
11585                 bpf_prog_offload_remove_insns(env, off, cnt);
11586
11587         err = bpf_remove_insns(env->prog, off, cnt);
11588         if (err)
11589                 return err;
11590
11591         err = adjust_subprog_starts_after_remove(env, off, cnt);
11592         if (err)
11593                 return err;
11594
11595         err = bpf_adj_linfo_after_remove(env, off, cnt);
11596         if (err)
11597                 return err;
11598
11599         memmove(aux_data + off, aux_data + off + cnt,
11600                 sizeof(*aux_data) * (orig_prog_len - off - cnt));
11601
11602         return 0;
11603 }
11604
11605 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
11606  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
11607  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
11608  * with 'ja -1'.
11609  *
11610  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
11611  * program and through another bug we would manage to jump there, then
11612  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
11613  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
11614  * code could be located.
11615  */
11616 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
11617 {
11618         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11619         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
11620         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11621         const int insn_cnt = env->prog->len;
11622         int i;
11623
11624         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
11625                 if (aux_data[i].seen)
11626                         continue;
11627                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
11628         }
11629 }
11630
11631 static bool insn_is_cond_jump(u8 code)
11632 {
11633         u8 op;
11634
11635         if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP32)
11636                 return true;
11637
11638         if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
11639                 return false;
11640
11641         op = BPF_OP(code);
11642         return op != BPF_JA && op != BPF_EXIT && op != BPF_CALL;
11643 }
11644
11645 static void opt_hard_wire_dead_code_branches(struct bpf_verifier_env *env)
11646 {
11647         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11648         struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
11649         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11650         const int insn_cnt = env->prog->len;
11651         int i;
11652
11653         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11654                 if (!insn_is_cond_jump(insn->code))
11655                         continue;
11656
11657                 if (!aux_data[i + 1].seen)
11658                         ja.off = insn->off;
11659                 else if (!aux_data[i + 1 + insn->off].seen)
11660                         ja.off = 0;
11661                 else
11662                         continue;
11663
11664                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
11665                         bpf_prog_offload_replace_insn(env, i, &ja);
11666
11667                 memcpy(insn, &ja, sizeof(ja));
11668         }
11669 }
11670
11671 static int opt_remove_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
11672 {
11673         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11674         int insn_cnt = env->prog->len;
11675         int i, err;
11676
11677         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
11678                 int j;
11679
11680                 j = 0;
11681                 while (i + j < insn_cnt && !aux_data[i + j].seen)
11682                         j++;
11683                 if (!j)
11684                         continue;
11685
11686                 err = verifier_remove_insns(env, i, j);
11687                 if (err)
11688                         return err;
11689                 insn_cnt = env->prog->len;
11690         }
11691
11692         return 0;
11693 }
11694
11695 static int opt_remove_nops(struct bpf_verifier_env *env)
11696 {
11697         const struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
11698         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11699         int insn_cnt = env->prog->len;
11700         int i, err;
11701
11702         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
11703                 if (memcmp(&insn[i], &ja, sizeof(ja)))
11704                         continue;
11705
11706                 err = verifier_remove_insns(env, i, 1);
11707                 if (err)
11708                         return err;
11709                 insn_cnt--;
11710                 i--;
11711         }
11712
11713         return 0;
11714 }
11715
11716 static int opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(struct bpf_verifier_env *env,
11717                                          const union bpf_attr *attr)
11718 {
11719         struct bpf_insn *patch, zext_patch[2], rnd_hi32_patch[4];
11720         struct bpf_insn_aux_data *aux = env->insn_aux_data;
11721         int i, patch_len, delta = 0, len = env->prog->len;
11722         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
11723         struct bpf_prog *new_prog;
11724         bool rnd_hi32;
11725
11726         rnd_hi32 = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_RND_HI32;
11727         zext_patch[1] = BPF_ZEXT_REG(0);
11728         rnd_hi32_patch[1] = BPF_ALU64_IMM(BPF_MOV, BPF_REG_AX, 0);
11729         rnd_hi32_patch[2] = BPF_ALU64_IMM(BPF_LSH, BPF_REG_AX, 32);
11730         rnd_hi32_patch[3] = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, 0, BPF_REG_AX);
11731         for (i = 0; i < len; i++) {
11732                 int adj_idx = i + delta;
11733                 struct bpf_insn insn;
11734                 int load_reg;
11735
11736                 insn = insns[adj_idx];
11737                 load_reg = insn_def_regno(&insn);
11738                 if (!aux[adj_idx].zext_dst) {
11739                         u8 code, class;
11740                         u32 imm_rnd;
11741
11742                         if (!rnd_hi32)
11743                                 continue;
11744
11745                         code = insn.code;
11746                         class = BPF_CLASS(code);
11747                         if (load_reg == -1)
11748                                 continue;
11749
11750                         /* NOTE: arg "reg" (the fourth one) is only used for
11751                          *       BPF_STX + SRC_OP, so it is safe to pass NULL
11752                          *       here.
11753                          */
11754                         if (is_reg64(env, &insn, load_reg, NULL, DST_OP)) {
11755                                 if (class == BPF_LD &&
11756                                     BPF_MODE(code) == BPF_IMM)
11757                                         i++;
11758                                 continue;
11759                         }
11760
11761                         /* ctx load could be transformed into wider load. */
11762                         if (class == BPF_LDX &&
11763                             aux[adj_idx].ptr_type == PTR_TO_CTX)
11764                                 continue;
11765
11766                         imm_rnd = get_random_int();
11767                         rnd_hi32_patch[0] = insn;
11768                         rnd_hi32_patch[1].imm = imm_rnd;
11769                         rnd_hi32_patch[3].dst_reg = load_reg;
11770                         patch = rnd_hi32_patch;
11771                         patch_len = 4;
11772                         goto apply_patch_buffer;
11773                 }
11774
11775                 /* Add in an zero-extend instruction if a) the JIT has requested
11776                  * it or b) it's a CMPXCHG.
11777                  *
11778                  * The latter is because: BPF_CMPXCHG always loads a value into
11779                  * R0, therefore always zero-extends. However some archs'
11780                  * equivalent instruction only does this load when the
11781                  * comparison is successful. This detail of CMPXCHG is
11782                  * orthogonal to the general zero-extension behaviour of the
11783                  * CPU, so it's treated independently of bpf_jit_needs_zext.
11784                  */
11785                 if (!bpf_jit_needs_zext() && !is_cmpxchg_insn(&insn))
11786                         continue;
11787
11788                 if (WARN_ON(load_reg == -1)) {
11789                         verbose(env, "verifier bug. zext_dst is set, but no reg is defined\n");
11790                         return -EFAULT;
11791                 }
11792
11793                 zext_patch[0] = insn;
11794                 zext_patch[1].dst_reg = load_reg;
11795                 zext_patch[1].src_reg = load_reg;
11796                 patch = zext_patch;
11797                 patch_len = 2;
11798 apply_patch_buffer:
11799                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, adj_idx, patch, patch_len);
11800                 if (!new_prog)
11801                         return -ENOMEM;
11802                 env->prog = new_prog;
11803                 insns = new_prog->insnsi;
11804                 aux = env->insn_aux_data;
11805                 delta += patch_len - 1;
11806         }
11807
11808         return 0;
11809 }
11810
11811 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
11812  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
11813  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
11814  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
11815  */
11816 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
11817 {
11818         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
11819         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
11820         const int insn_cnt = env->prog->len;
11821         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
11822         u32 target_size, size_default, off;
11823         struct bpf_prog *new_prog;
11824         enum bpf_access_type type;
11825         bool is_narrower_load;
11826
11827         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
11828                 if (!ops->gen_prologue) {
11829                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
11830                         return -EINVAL;
11831                 }
11832                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
11833                                         env->prog);
11834                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
11835                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
11836                         return -EINVAL;
11837                 } else if (cnt) {
11838                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
11839                         if (!new_prog)
11840                                 return -ENOMEM;
11841
11842                         env->prog = new_prog;
11843                         delta += cnt - 1;
11844                 }
11845         }
11846
11847         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
11848                 return 0;
11849
11850         insn = env->prog->insnsi + delta;
11851
11852         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11853                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
11854
11855                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
11856                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
11857                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
11858                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
11859                         type = BPF_READ;
11860                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
11861                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
11862                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
11863                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
11864                         type = BPF_WRITE;
11865                 else
11866                         continue;
11867
11868                 if (type == BPF_WRITE &&
11869                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
11870                         struct bpf_insn patch[] = {
11871                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
11872                                  * There are no memory dependencies for this store,
11873                                  * since it's only using frame pointer and immediate
11874                                  * constant of zero
11875                                  */
11876                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
11877                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
11878                                            0),
11879                                 /* the original STX instruction will immediately
11880                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
11881                                  */
11882                                 *insn,
11883                         };
11884
11885                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
11886                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
11887                         if (!new_prog)
11888                                 return -ENOMEM;
11889
11890                         delta    += cnt - 1;
11891                         env->prog = new_prog;
11892                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
11893                         continue;
11894                 }
11895
11896                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
11897                 case PTR_TO_CTX:
11898                         if (!ops->convert_ctx_access)
11899                                 continue;
11900                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
11901                         break;
11902                 case PTR_TO_SOCKET:
11903                 case PTR_TO_SOCK_COMMON:
11904                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
11905                         break;
11906                 case PTR_TO_TCP_SOCK:
11907                         convert_ctx_access = bpf_tcp_sock_convert_ctx_access;
11908                         break;
11909                 case PTR_TO_XDP_SOCK:
11910                         convert_ctx_access = bpf_xdp_sock_convert_ctx_access;
11911                         break;
11912                 case PTR_TO_BTF_ID:
11913                         if (type == BPF_READ) {
11914                                 insn->code = BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM |
11915                                         BPF_SIZE((insn)->code);
11916                                 env->prog->aux->num_exentries++;
11917                         } else if (resolve_prog_type(env->prog) != BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS) {
11918                                 verbose(env, "Writes through BTF pointers are not allowed\n");
11919                                 return -EINVAL;
11920                         }
11921                         continue;
11922                 default:
11923                         continue;
11924                 }
11925
11926                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
11927                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
11928
11929                 /* If the read access is a narrower load of the field,
11930                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
11931                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
11932                  * we will apply proper mask to the result.
11933                  */
11934                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
11935                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
11936                 off = insn->off;
11937                 if (is_narrower_load) {
11938                         u8 size_code;
11939
11940                         if (type == BPF_WRITE) {
11941                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
11942                                 return -EINVAL;
11943                         }
11944
11945                         size_code = BPF_H;
11946                         if (ctx_field_size == 4)
11947                                 size_code = BPF_W;
11948                         else if (ctx_field_size == 8)
11949                                 size_code = BPF_DW;
11950
11951                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
11952                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
11953                 }
11954
11955                 target_size = 0;
11956                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
11957                                          &target_size);
11958                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
11959                     (ctx_field_size && !target_size)) {
11960                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
11961                         return -EINVAL;
11962                 }
11963
11964                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
11965                         u8 shift = bpf_ctx_narrow_access_offset(
11966                                 off, size, size_default) * 8;
11967                         if (ctx_field_size <= 4) {
11968                                 if (shift)
11969                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
11970                                                                         insn->dst_reg,
11971                                                                         shift);
11972                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
11973                                                                 (1 << size * 8) - 1);
11974                         } else {
11975                                 if (shift)
11976                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
11977                                                                         insn->dst_reg,
11978                                                                         shift);
11979                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
11980                                                                 (1ULL << size * 8) - 1);
11981                         }
11982                 }
11983
11984                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
11985                 if (!new_prog)
11986                         return -ENOMEM;
11987
11988                 delta += cnt - 1;
11989
11990                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
11991                 env->prog = new_prog;
11992                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
11993         }
11994
11995         return 0;
11996 }
11997
11998 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
11999 {
12000         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
12001         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
12002         struct bpf_map *map_ptr;
12003         struct bpf_insn *insn;
12004         void *old_bpf_func;
12005         int err, num_exentries;
12006
12007         if (env->subprog_cnt <= 1)
12008                 return 0;
12009
12010         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
12011                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12012                         env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
12013                         /* subprog is encoded in insn[1].imm */
12014                         continue;
12015                 }
12016
12017                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12018                         continue;
12019                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
12020                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
12021                  * propagated in any case.
12022                  */
12023                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
12024                 if (subprog < 0) {
12025                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
12026                                   i + insn->imm + 1);
12027                         return -EFAULT;
12028                 }
12029                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
12030                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
12031                  */
12032                 insn->off = subprog;
12033                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
12034                  * to interpreter will be needed
12035                  */
12036                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
12037                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
12038                 insn->imm = 1;
12039         }
12040
12041         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
12042         if (err)
12043                 goto out_undo_insn;
12044
12045         err = -ENOMEM;
12046         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
12047         if (!func)
12048                 goto out_undo_insn;
12049
12050         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12051                 subprog_start = subprog_end;
12052                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
12053
12054                 len = subprog_end - subprog_start;
12055                 /* BPF_PROG_RUN doesn't call subprogs directly,
12056                  * hence main prog stats include the runtime of subprogs.
12057                  * subprogs don't have IDs and not reachable via prog_get_next_id
12058                  * func[i]->stats will never be accessed and stays NULL
12059                  */
12060                 func[i] = bpf_prog_alloc_no_stats(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
12061                 if (!func[i])
12062                         goto out_free;
12063                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
12064                        len * sizeof(struct bpf_insn));
12065                 func[i]->type = prog->type;
12066                 func[i]->len = len;
12067                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
12068                         goto out_free;
12069                 func[i]->is_func = 1;
12070                 func[i]->aux->func_idx = i;
12071                 /* the btf and func_info will be freed only at prog->aux */
12072                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
12073                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
12074
12075                 for (j = 0; j < prog->aux->size_poke_tab; j++) {
12076                         u32 insn_idx = prog->aux->poke_tab[j].insn_idx;
12077                         int ret;
12078
12079                         if (!(insn_idx >= subprog_start &&
12080                               insn_idx <= subprog_end))
12081                                 continue;
12082
12083                         ret = bpf_jit_add_poke_descriptor(func[i],
12084                                                           &prog->aux->poke_tab[j]);
12085                         if (ret < 0) {
12086                                 verbose(env, "adding tail call poke descriptor failed\n");
12087                                 goto out_free;
12088                         }
12089
12090                         func[i]->insnsi[insn_idx - subprog_start].imm = ret + 1;
12091
12092                         map_ptr = func[i]->aux->poke_tab[ret].tail_call.map;
12093                         ret = map_ptr->ops->map_poke_track(map_ptr, func[i]->aux);
12094                         if (ret < 0) {
12095                                 verbose(env, "tracking tail call prog failed\n");
12096                                 goto out_free;
12097                         }
12098                 }
12099
12100                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
12101                  * Long term would need debug info to populate names
12102                  */
12103                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
12104                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
12105                 func[i]->jit_requested = 1;
12106                 func[i]->aux->kfunc_tab = prog->aux->kfunc_tab;
12107                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
12108                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
12109                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
12110                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
12111                 num_exentries = 0;
12112                 insn = func[i]->insnsi;
12113                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
12114                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
12115                             BPF_MODE(insn->code) == BPF_PROBE_MEM)
12116                                 num_exentries++;
12117                 }
12118                 func[i]->aux->num_exentries = num_exentries;
12119                 func[i]->aux->tail_call_reachable = env->subprog_info[i].tail_call_reachable;
12120                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
12121                 if (!func[i]->jited) {
12122                         err = -ENOTSUPP;
12123                         goto out_free;
12124                 }
12125                 cond_resched();
12126         }
12127
12128         /* Untrack main program's aux structs so that during map_poke_run()
12129          * we will not stumble upon the unfilled poke descriptors; each
12130          * of the main program's poke descs got distributed across subprogs
12131          * and got tracked onto map, so we are sure that none of them will
12132          * be missed after the operation below
12133          */
12134         for (i = 0; i < prog->aux->size_poke_tab; i++) {
12135                 map_ptr = prog->aux->poke_tab[i].tail_call.map;
12136
12137                 map_ptr->ops->map_poke_untrack(map_ptr, prog->aux);
12138         }
12139
12140         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
12141          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
12142          * run last pass of JIT
12143          */
12144         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12145                 insn = func[i]->insnsi;
12146                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
12147                         if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12148                                 subprog = insn[1].imm;
12149                                 insn[0].imm = (u32)(long)func[subprog]->bpf_func;
12150                                 insn[1].imm = ((u64)(long)func[subprog]->bpf_func) >> 32;
12151                                 continue;
12152                         }
12153                         if (!bpf_pseudo_call(insn))
12154                                 continue;
12155                         subprog = insn->off;
12156                         insn->imm = BPF_CAST_CALL(func[subprog]->bpf_func) -
12157                                     __bpf_call_base;
12158                 }
12159
12160                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
12161                  * of the JITed images for each function in the program
12162                  *
12163                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
12164                  * might not be large enough to hold the offset of the start
12165                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
12166                  *
12167                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
12168                  * by using its subprog id, available from the off field of
12169                  * the call instruction, as an index for this list
12170                  */
12171                 func[i]->aux->func = func;
12172                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
12173         }
12174         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12175                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
12176                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
12177                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
12178                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
12179                         err = -ENOTSUPP;
12180                         goto out_free;
12181                 }
12182                 cond_resched();
12183         }
12184
12185         /* finally lock prog and jit images for all functions and
12186          * populate kallsysm
12187          */
12188         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12189                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
12190                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
12191         }
12192
12193         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
12194          * prog consistent for later dump requests, so they can
12195          * later look the same as if they were interpreted only.
12196          */
12197         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
12198                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12199                         insn[0].imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
12200                         insn[1].imm = find_subprog(env, i + insn[0].imm + 1);
12201                         continue;
12202                 }
12203                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12204                         continue;
12205                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
12206                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
12207                 insn->imm = subprog;
12208         }
12209
12210         prog->jited = 1;
12211         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
12212         prog->aux->func = func;
12213         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
12214         bpf_prog_jit_attempt_done(prog);
12215         return 0;
12216 out_free:
12217         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12218                 if (!func[i])
12219                         continue;
12220
12221                 for (j = 0; j < func[i]->aux->size_poke_tab; j++) {
12222                         map_ptr = func[i]->aux->poke_tab[j].tail_call.map;
12223                         map_ptr->ops->map_poke_untrack(map_ptr, func[i]->aux);
12224                 }
12225                 bpf_jit_free(func[i]);
12226         }
12227         kfree(func);
12228 out_undo_insn:
12229         /* cleanup main prog to be interpreted */
12230         prog->jit_requested = 0;
12231         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
12232                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12233                         continue;
12234                 insn->off = 0;
12235                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
12236         }
12237         bpf_prog_jit_attempt_done(prog);
12238         return err;
12239 }
12240
12241 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
12242 {
12243 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
12244         struct bpf_prog *prog = env->prog;
12245         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
12246         bool has_kfunc_call = bpf_prog_has_kfunc_call(prog);
12247         int i, depth;
12248 #endif
12249         int err = 0;
12250
12251         if (env->prog->jit_requested &&
12252             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
12253                 err = jit_subprogs(env);
12254                 if (err == 0)
12255                         return 0;
12256                 if (err == -EFAULT)
12257                         return err;
12258         }
12259 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
12260         if (has_kfunc_call) {
12261                 verbose(env, "calling kernel functions are not allowed in non-JITed programs\n");
12262                 return -EINVAL;
12263         }
12264         if (env->subprog_cnt > 1 && env->prog->aux->tail_call_reachable) {
12265                 /* When JIT fails the progs with bpf2bpf calls and tail_calls
12266                  * have to be rejected, since interpreter doesn't support them yet.
12267                  */
12268                 verbose(env, "tail_calls are not allowed in non-JITed programs with bpf-to-bpf calls\n");
12269                 return -EINVAL;
12270         }
12271         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
12272                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12273                         /* When JIT fails the progs with callback calls
12274                          * have to be rejected, since interpreter doesn't support them yet.
12275                          */
12276                         verbose(env, "callbacks are not allowed in non-JITed programs\n");
12277                         return -EINVAL;
12278                 }
12279
12280                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12281                         continue;
12282                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
12283                 if (depth < 0)
12284                         return depth;
12285                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
12286         }
12287         err = 0;
12288 #endif
12289         return err;
12290 }
12291
12292 static int fixup_kfunc_call(struct bpf_verifier_env *env,
12293                             struct bpf_insn *insn)
12294 {
12295         const struct bpf_kfunc_desc *desc;
12296
12297         /* insn->imm has the btf func_id. Replace it with
12298          * an address (relative to __bpf_base_call).
12299          */
12300         desc = find_kfunc_desc(env->prog, insn->imm);
12301         if (!desc) {
12302                 verbose(env, "verifier internal error: kernel function descriptor not found for func_id %u\n",
12303                         insn->imm);
12304                 return -EFAULT;
12305         }
12306
12307         insn->imm = desc->imm;
12308
12309         return 0;
12310 }
12311
12312 /* Do various post-verification rewrites in a single program pass.
12313  * These rewrites simplify JIT and interpreter implementations.
12314  */
12315 static int do_misc_fixups(struct bpf_verifier_env *env)
12316 {
12317         struct bpf_prog *prog = env->prog;
12318         bool expect_blinding = bpf_jit_blinding_enabled(prog);
12319         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
12320         const struct bpf_func_proto *fn;
12321         const int insn_cnt = prog->len;
12322         const struct bpf_map_ops *ops;
12323         struct bpf_insn_aux_data *aux;
12324         struct bpf_insn insn_buf[16];
12325         struct bpf_prog *new_prog;
12326         struct bpf_map *map_ptr;
12327         int i, ret, cnt, delta = 0;
12328
12329         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
12330                 /* Make divide-by-zero exceptions impossible. */
12331                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
12332                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
12333                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
12334                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
12335                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
12336                         bool isdiv = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV;
12337                         struct bpf_insn *patchlet;
12338                         struct bpf_insn chk_and_div[] = {
12339                                 /* [R,W]x div 0 -> 0 */
12340                                 BPF_RAW_INSN((is64 ? BPF_JMP : BPF_JMP32) |
12341                                              BPF_JNE | BPF_K, insn->src_reg,
12342                                              0, 2, 0),
12343                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
12344                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
12345                                 *insn,
12346                         };
12347                         struct bpf_insn chk_and_mod[] = {
12348                                 /* [R,W]x mod 0 -> [R,W]x */
12349                                 BPF_RAW_INSN((is64 ? BPF_JMP : BPF_JMP32) |
12350                                              BPF_JEQ | BPF_K, insn->src_reg,
12351                                              0, 1 + (is64 ? 0 : 1), 0),
12352                                 *insn,
12353                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
12354                                 BPF_MOV32_REG(insn->dst_reg, insn->dst_reg),
12355                         };
12356
12357                         patchlet = isdiv ? chk_and_div : chk_and_mod;
12358                         cnt = isdiv ? ARRAY_SIZE(chk_and_div) :
12359                                       ARRAY_SIZE(chk_and_mod) - (is64 ? 2 : 0);
12360
12361                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
12362                         if (!new_prog)
12363                                 return -ENOMEM;
12364
12365                         delta    += cnt - 1;
12366                         env->prog = prog = new_prog;
12367                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12368                         continue;
12369                 }
12370
12371                 /* Implement LD_ABS and LD_IND with a rewrite, if supported by the program type. */
12372                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
12373                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
12374                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
12375                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
12376                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
12377                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12378                                 return -EINVAL;
12379                         }
12380
12381                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12382                         if (!new_prog)
12383                                 return -ENOMEM;
12384
12385                         delta    += cnt - 1;
12386                         env->prog = prog = new_prog;
12387                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12388                         continue;
12389                 }
12390
12391                 /* Rewrite pointer arithmetic to mitigate speculation attacks. */
12392                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
12393                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
12394                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
12395                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
12396                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
12397                         bool issrc, isneg, isimm;
12398                         u32 off_reg;
12399
12400                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
12401                         if (!aux->alu_state ||
12402                             aux->alu_state == BPF_ALU_NON_POINTER)
12403                                 continue;
12404
12405                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
12406                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
12407                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
12408                         isimm = aux->alu_state & BPF_ALU_IMMEDIATE;
12409
12410                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
12411                         if (isimm) {
12412                                 *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit);
12413                         } else {
12414                                 if (isneg)
12415                                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
12416                                 *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit);
12417                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
12418                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
12419                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
12420                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
12421                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX, off_reg);
12422                         }
12423                         if (!issrc)
12424                                 *patch++ = BPF_MOV64_REG(insn->dst_reg, insn->src_reg);
12425                         insn->src_reg = BPF_REG_AX;
12426                         if (isneg)
12427                                 insn->code = insn->code == code_add ?
12428                                              code_sub : code_add;
12429                         *patch++ = *insn;
12430                         if (issrc && isneg && !isimm)
12431                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
12432                         cnt = patch - insn_buf;
12433
12434                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12435                         if (!new_prog)
12436                                 return -ENOMEM;
12437
12438                         delta    += cnt - 1;
12439                         env->prog = prog = new_prog;
12440                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12441                         continue;
12442                 }
12443
12444                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
12445                         continue;
12446                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
12447                         continue;
12448                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL) {
12449                         ret = fixup_kfunc_call(env, insn);
12450                         if (ret)
12451                                 return ret;
12452                         continue;
12453                 }
12454
12455                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
12456                         prog->dst_needed = 1;
12457                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
12458                         bpf_user_rnd_init_once();
12459                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
12460                         prog->kprobe_override = 1;
12461                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
12462                         /* If we tail call into other programs, we
12463                          * cannot make any assumptions since they can
12464                          * be replaced dynamically during runtime in
12465                          * the program array.
12466                          */
12467                         prog->cb_access = 1;
12468                         if (!allow_tail_call_in_subprogs(env))
12469                                 prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
12470                         prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
12471
12472                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
12473                          * conditional branch in the interpeter for every normal
12474                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
12475                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
12476                          */
12477                         insn->imm = 0;
12478                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
12479
12480                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
12481                         if (env->bpf_capable && !expect_blinding &&
12482                             prog->jit_requested &&
12483                             !bpf_map_key_poisoned(aux) &&
12484                             !bpf_map_ptr_poisoned(aux) &&
12485                             !bpf_map_ptr_unpriv(aux)) {
12486                                 struct bpf_jit_poke_descriptor desc = {
12487                                         .reason = BPF_POKE_REASON_TAIL_CALL,
12488                                         .tail_call.map = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state),
12489                                         .tail_call.key = bpf_map_key_immediate(aux),
12490                                         .insn_idx = i + delta,
12491                                 };
12492
12493                                 ret = bpf_jit_add_poke_descriptor(prog, &desc);
12494                                 if (ret < 0) {
12495                                         verbose(env, "adding tail call poke descriptor failed\n");
12496                                         return ret;
12497                                 }
12498
12499                                 insn->imm = ret + 1;
12500                                 continue;
12501                         }
12502
12503                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
12504                                 continue;
12505
12506                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
12507                          * emit two extra insns:
12508                          * if (index >= max_entries) goto out;
12509                          * index &= array->index_mask;
12510                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
12511                          */
12512                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
12513                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
12514                                 return -EINVAL;
12515                         }
12516
12517                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
12518                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
12519                                                   map_ptr->max_entries, 2);
12520                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
12521                                                     container_of(map_ptr,
12522                                                                  struct bpf_array,
12523                                                                  map)->index_mask);
12524                         insn_buf[2] = *insn;
12525                         cnt = 3;
12526                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12527                         if (!new_prog)
12528                                 return -ENOMEM;
12529
12530                         delta    += cnt - 1;
12531                         env->prog = prog = new_prog;
12532                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12533                         continue;
12534                 }
12535
12536                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
12537                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
12538                  * only.
12539                  */
12540                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
12541                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
12542                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
12543                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
12544                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
12545                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
12546                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem   ||
12547                      insn->imm == BPF_FUNC_redirect_map)) {
12548                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
12549                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
12550                                 goto patch_call_imm;
12551
12552                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
12553                         ops = map_ptr->ops;
12554                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
12555                             ops->map_gen_lookup) {
12556                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
12557                                 if (cnt == -EOPNOTSUPP)
12558                                         goto patch_map_ops_generic;
12559                                 if (cnt <= 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
12560                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12561                                         return -EINVAL;
12562                                 }
12563
12564                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
12565                                                                insn_buf, cnt);
12566                                 if (!new_prog)
12567                                         return -ENOMEM;
12568
12569                                 delta    += cnt - 1;
12570                                 env->prog = prog = new_prog;
12571                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12572                                 continue;
12573                         }
12574
12575                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
12576                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
12577                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
12578                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
12579                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
12580                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
12581                                               u64 flags))NULL));
12582                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
12583                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
12584                                               u64 flags))NULL));
12585                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
12586                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
12587                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
12588                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
12589                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_redirect,
12590                                      (int (*)(struct bpf_map *map, u32 ifindex, u64 flags))NULL));
12591
12592 patch_map_ops_generic:
12593                         switch (insn->imm) {
12594                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
12595                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
12596                                             __bpf_call_base;
12597                                 continue;
12598                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
12599                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
12600                                             __bpf_call_base;
12601                                 continue;
12602                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
12603                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
12604                                             __bpf_call_base;
12605                                 continue;
12606                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
12607                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
12608                                             __bpf_call_base;
12609                                 continue;
12610                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
12611                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
12612                                             __bpf_call_base;
12613                                 continue;
12614                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
12615                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
12616                                             __bpf_call_base;
12617                                 continue;
12618                         case BPF_FUNC_redirect_map:
12619                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_redirect) -
12620                                             __bpf_call_base;
12621                                 continue;
12622                         }
12623
12624                         goto patch_call_imm;
12625                 }
12626
12627                 /* Implement bpf_jiffies64 inline. */
12628                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
12629                     insn->imm == BPF_FUNC_jiffies64) {
12630                         struct bpf_insn ld_jiffies_addr[2] = {
12631                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_0,
12632                                              (unsigned long)&jiffies),
12633                         };
12634
12635                         insn_buf[0] = ld_jiffies_addr[0];
12636                         insn_buf[1] = ld_jiffies_addr[1];
12637                         insn_buf[2] = BPF_LDX_MEM(BPF_DW, BPF_REG_0,
12638                                                   BPF_REG_0, 0);
12639                         cnt = 3;
12640
12641                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
12642                                                        cnt);
12643                         if (!new_prog)
12644                                 return -ENOMEM;
12645
12646                         delta    += cnt - 1;
12647                         env->prog = prog = new_prog;
12648                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12649                         continue;
12650                 }
12651
12652 patch_call_imm:
12653                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
12654                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
12655                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
12656                  */
12657                 if (!fn->func) {
12658                         verbose(env,
12659                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
12660                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
12661                         return -EFAULT;
12662                 }
12663                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
12664         }
12665
12666         /* Since poke tab is now finalized, publish aux to tracker. */
12667         for (i = 0; i < prog->aux->size_poke_tab; i++) {
12668                 map_ptr = prog->aux->poke_tab[i].tail_call.map;
12669                 if (!map_ptr->ops->map_poke_track ||
12670                     !map_ptr->ops->map_poke_untrack ||
12671                     !map_ptr->ops->map_poke_run) {
12672                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12673                         return -EINVAL;
12674                 }
12675
12676                 ret = map_ptr->ops->map_poke_track(map_ptr, prog->aux);
12677                 if (ret < 0) {
12678                         verbose(env, "tracking tail call prog failed\n");
12679                         return ret;
12680                 }
12681         }
12682
12683         sort_kfunc_descs_by_imm(env->prog);
12684
12685         return 0;
12686 }
12687
12688 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
12689 {
12690         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
12691         int i;
12692
12693         sl = env->free_list;
12694         while (sl) {
12695                 sln = sl->next;
12696                 free_verifier_state(&sl->state, false);
12697                 kfree(sl);
12698                 sl = sln;
12699         }
12700         env->free_list = NULL;
12701
12702         if (!env->explored_states)
12703                 return;
12704
12705         for (i = 0; i < state_htab_size(env); i++) {
12706                 sl = env->explored_states[i];
12707
12708                 while (sl) {
12709                         sln = sl->next;
12710                         free_verifier_state(&sl->state, false);
12711                         kfree(sl);
12712                         sl = sln;
12713                 }
12714                 env->explored_states[i] = NULL;
12715         }
12716 }
12717
12718 /* The verifier is using insn_aux_data[] to store temporary data during
12719  * verification and to store information for passes that run after the
12720  * verification like dead code sanitization. do_check_common() for subprogram N
12721  * may analyze many other subprograms. sanitize_insn_aux_data() clears all
12722  * temporary data after do_check_common() finds that subprogram N cannot be
12723  * verified independently. pass_cnt counts the number of times
12724  * do_check_common() was run and insn->aux->seen tells the pass number
12725  * insn_aux_data was touched. These variables are compared to clear temporary
12726  * data from failed pass. For testing and experiments do_check_common() can be
12727  * run multiple times even when prior attempt to verify is unsuccessful.
12728  *
12729  * Note that special handling is needed on !env->bypass_spec_v1 if this is
12730  * ever called outside of error path with subsequent program rejection.
12731  */
12732 static void sanitize_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env)
12733 {
12734         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
12735         struct bpf_insn_aux_data *aux;
12736         int i, class;
12737
12738         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
12739                 class = BPF_CLASS(insn[i].code);
12740                 if (class != BPF_LDX && class != BPF_STX)
12741                         continue;
12742                 aux = &env->insn_aux_data[i];
12743                 if (aux->seen != env->pass_cnt)
12744                         continue;
12745                 memset(aux, 0, offsetof(typeof(*aux), orig_idx));
12746         }
12747 }
12748
12749 static int do_check_common(struct bpf_verifier_env *env, int subprog)
12750 {
12751         bool pop_log = !(env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2);
12752         struct bpf_verifier_state *state;
12753         struct bpf_reg_state *regs;
12754         int ret, i;
12755
12756         env->prev_linfo = NULL;
12757         env->pass_cnt++;
12758
12759         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
12760         if (!state)
12761                 return -ENOMEM;
12762         state->curframe = 0;
12763         state->speculative = false;
12764         state->branches = 1;
12765         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
12766         if (!state->frame[0]) {
12767                 kfree(state);
12768                 return -ENOMEM;
12769         }
12770         env->cur_state = state;
12771         init_func_state(env, state->frame[0],
12772                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
12773                         0 /* frameno */,
12774                         subprog);
12775
12776         regs = state->frame[state->curframe]->regs;
12777         if (subprog || env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT) {
12778                 ret = btf_prepare_func_args(env, subprog, regs);
12779                 if (ret)
12780                         goto out;
12781                 for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++) {
12782                         if (regs[i].type == PTR_TO_CTX)
12783                                 mark_reg_known_zero(env, regs, i);
12784                         else if (regs[i].type == SCALAR_VALUE)
12785                                 mark_reg_unknown(env, regs, i);
12786                         else if (regs[i].type == PTR_TO_MEM_OR_NULL) {
12787                                 const u32 mem_size = regs[i].mem_size;
12788
12789                                 mark_reg_known_zero(env, regs, i);
12790                                 regs[i].mem_size = mem_size;
12791                                 regs[i].id = ++env->id_gen;
12792                         }
12793                 }
12794         } else {
12795                 /* 1st arg to a function */
12796                 regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
12797                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
12798                 ret = btf_check_subprog_arg_match(env, subprog, regs);
12799                 if (ret == -EFAULT)
12800                         /* unlikely verifier bug. abort.
12801                          * ret == 0 and ret < 0 are sadly acceptable for
12802                          * main() function due to backward compatibility.
12803                          * Like socket filter program may be written as:
12804                          * int bpf_prog(struct pt_regs *ctx)
12805                          * and never dereference that ctx in the program.
12806                          * 'struct pt_regs' is a type mismatch for socket
12807                          * filter that should be using 'struct __sk_buff'.
12808                          */
12809                         goto out;
12810         }
12811
12812         ret = do_check(env);
12813 out:
12814         /* check for NULL is necessary, since cur_state can be freed inside
12815          * do_check() under memory pressure.
12816          */
12817         if (env->cur_state) {
12818                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
12819                 env->cur_state = NULL;
12820         }
12821         while (!pop_stack(env, NULL, NULL, false));
12822         if (!ret && pop_log)
12823                 bpf_vlog_reset(&env->log, 0);
12824         free_states(env);
12825         if (ret)
12826                 /* clean aux data in case subprog was rejected */
12827                 sanitize_insn_aux_data(env);
12828         return ret;
12829 }
12830
12831 /* Verify all global functions in a BPF program one by one based on their BTF.
12832  * All global functions must pass verification. Otherwise the whole program is rejected.
12833  * Consider:
12834  * int bar(int);
12835  * int foo(int f)
12836  * {
12837  *    return bar(f);
12838  * }
12839  * int bar(int b)
12840  * {
12841  *    ...
12842  * }
12843  * foo() will be verified first for R1=any_scalar_value. During verification it
12844  * will be assumed that bar() already verified successfully and call to bar()
12845  * from foo() will be checked for type match only. Later bar() will be verified
12846  * independently to check that it's safe for R1=any_scalar_value.
12847  */
12848 static int do_check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
12849 {
12850         struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
12851         int i, ret;
12852
12853         if (!aux->func_info)
12854                 return 0;
12855
12856         for (i = 1; i < env->subprog_cnt; i++) {
12857                 if (aux->func_info_aux[i].linkage != BTF_FUNC_GLOBAL)
12858                         continue;
12859                 env->insn_idx = env->subprog_info[i].start;
12860                 WARN_ON_ONCE(env->insn_idx == 0);
12861                 ret = do_check_common(env, i);
12862                 if (ret) {
12863                         return ret;
12864                 } else if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
12865                         verbose(env,
12866                                 "Func#%d is safe for any args that match its prototype\n",
12867                                 i);
12868                 }
12869         }
12870         return 0;
12871 }
12872
12873 static int do_check_main(struct bpf_verifier_env *env)
12874 {
12875         int ret;
12876
12877         env->insn_idx = 0;
12878         ret = do_check_common(env, 0);
12879         if (!ret)
12880                 env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
12881         return ret;
12882 }
12883
12884
12885 static void print_verification_stats(struct bpf_verifier_env *env)
12886 {
12887         int i;
12888
12889         if (env->log.level & BPF_LOG_STATS) {
12890                 verbose(env, "verification time %lld usec\n",
12891                         div_u64(env->verification_time, 1000));
12892                 verbose(env, "stack depth ");
12893                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12894                         u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
12895
12896                         verbose(env, "%d", depth);
12897                         if (i + 1 < env->subprog_cnt)
12898                                 verbose(env, "+");
12899                 }
12900                 verbose(env, "\n");
12901         }
12902         verbose(env, "processed %d insns (limit %d) max_states_per_insn %d "
12903                 "total_states %d peak_states %d mark_read %d\n",
12904                 env->insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS,
12905                 env->max_states_per_insn, env->total_states,
12906                 env->peak_states, env->longest_mark_read_walk);
12907 }
12908
12909 static int check_struct_ops_btf_id(struct bpf_verifier_env *env)
12910 {
12911         const struct btf_type *t, *func_proto;
12912         const struct bpf_struct_ops *st_ops;
12913         const struct btf_member *member;
12914         struct bpf_prog *prog = env->prog;
12915         u32 btf_id, member_idx;
12916         const char *mname;
12917
12918         if (!prog->gpl_compatible) {
12919                 verbose(env, "struct ops programs must have a GPL compatible license\n");
12920                 return -EINVAL;
12921         }
12922
12923         btf_id = prog->aux->attach_btf_id;
12924         st_ops = bpf_struct_ops_find(btf_id);
12925         if (!st_ops) {
12926                 verbose(env, "attach_btf_id %u is not a supported struct\n",
12927                         btf_id);
12928                 return -ENOTSUPP;
12929         }
12930
12931         t = st_ops->type;
12932         member_idx = prog->expected_attach_type;
12933         if (member_idx >= btf_type_vlen(t)) {
12934                 verbose(env, "attach to invalid member idx %u of struct %s\n",
12935                         member_idx, st_ops->name);
12936                 return -EINVAL;
12937         }
12938
12939         member = &btf_type_member(t)[member_idx];
12940         mname = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, member->name_off);
12941         func_proto = btf_type_resolve_func_ptr(btf_vmlinux, member->type,
12942                                                NULL);
12943         if (!func_proto) {
12944                 verbose(env, "attach to invalid member %s(@idx %u) of struct %s\n",
12945                         mname, member_idx, st_ops->name);
12946                 return -EINVAL;
12947         }
12948
12949         if (st_ops->check_member) {
12950                 int err = st_ops->check_member(t, member);
12951
12952                 if (err) {
12953                         verbose(env, "attach to unsupported member %s of struct %s\n",
12954                                 mname, st_ops->name);
12955                         return err;
12956                 }
12957         }
12958
12959         prog->aux->attach_func_proto = func_proto;
12960         prog->aux->attach_func_name = mname;
12961         env->ops = st_ops->verifier_ops;
12962
12963         return 0;
12964 }
12965 #define SECURITY_PREFIX "security_"
12966
12967 static int check_attach_modify_return(unsigned long addr, const char *func_name)
12968 {
12969         if (within_error_injection_list(addr) ||
12970             !strncmp(SECURITY_PREFIX, func_name, sizeof(SECURITY_PREFIX) - 1))
12971                 return 0;
12972
12973         return -EINVAL;
12974 }
12975
12976 /* list of non-sleepable functions that are otherwise on
12977  * ALLOW_ERROR_INJECTION list
12978  */
12979 BTF_SET_START(btf_non_sleepable_error_inject)
12980 /* Three functions below can be called from sleepable and non-sleepable context.
12981  * Assume non-sleepable from bpf safety point of view.
12982  */
12983 BTF_ID(func, __add_to_page_cache_locked)
12984 BTF_ID(func, should_fail_alloc_page)
12985 BTF_ID(func, should_failslab)
12986 BTF_SET_END(btf_non_sleepable_error_inject)
12987
12988 static int check_non_sleepable_error_inject(u32 btf_id)
12989 {
12990         return btf_id_set_contains(&btf_non_sleepable_error_inject, btf_id);
12991 }
12992
12993 int bpf_check_attach_target(struct bpf_verifier_log *log,
12994                             const struct bpf_prog *prog,
12995                             const struct bpf_prog *tgt_prog,
12996                             u32 btf_id,
12997                             struct bpf_attach_target_info *tgt_info)
12998 {
12999         bool prog_extension = prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT;
13000         const char prefix[] = "btf_trace_";
13001         int ret = 0, subprog = -1, i;
13002         const struct btf_type *t;
13003         bool conservative = true;
13004         const char *tname;
13005         struct btf *btf;
13006         long addr = 0;
13007
13008         if (!btf_id) {
13009                 bpf_log(log, "Tracing programs must provide btf_id\n");
13010                 return -EINVAL;
13011         }
13012         btf = tgt_prog ? tgt_prog->aux->btf : prog->aux->attach_btf;
13013         if (!btf) {
13014                 bpf_log(log,
13015                         "FENTRY/FEXIT program can only be attached to another program annotated with BTF\n");
13016                 return -EINVAL;
13017         }
13018         t = btf_type_by_id(btf, btf_id);
13019         if (!t) {
13020                 bpf_log(log, "attach_btf_id %u is invalid\n", btf_id);
13021                 return -EINVAL;
13022         }
13023         tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
13024         if (!tname) {
13025                 bpf_log(log, "attach_btf_id %u doesn't have a name\n", btf_id);
13026                 return -EINVAL;
13027         }
13028         if (tgt_prog) {
13029                 struct bpf_prog_aux *aux = tgt_prog->aux;
13030
13031                 for (i = 0; i < aux->func_info_cnt; i++)
13032                         if (aux->func_info[i].type_id == btf_id) {
13033                                 subprog = i;
13034                                 break;
13035                         }
13036                 if (subprog == -1) {
13037                         bpf_log(log, "Subprog %s doesn't exist\n", tname);
13038                         return -EINVAL;
13039                 }
13040                 conservative = aux->func_info_aux[subprog].unreliable;
13041                 if (prog_extension) {
13042                         if (conservative) {
13043                                 bpf_log(log,
13044                                         "Cannot replace static functions\n");
13045                                 return -EINVAL;
13046                         }
13047                         if (!prog->jit_requested) {
13048                                 bpf_log(log,
13049                                         "Extension programs should be JITed\n");
13050                                 return -EINVAL;
13051                         }
13052                 }
13053                 if (!tgt_prog->jited) {
13054                         bpf_log(log, "Can attach to only JITed progs\n");
13055                         return -EINVAL;
13056                 }
13057                 if (tgt_prog->type == prog->type) {
13058                         /* Cannot fentry/fexit another fentry/fexit program.
13059                          * Cannot attach program extension to another extension.
13060                          * It's ok to attach fentry/fexit to extension program.
13061                          */
13062                         bpf_log(log, "Cannot recursively attach\n");
13063                         return -EINVAL;
13064                 }
13065                 if (tgt_prog->type == BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13066                     prog_extension &&
13067                     (tgt_prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_FENTRY ||
13068                      tgt_prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_FEXIT)) {
13069                         /* Program extensions can extend all program types
13070                          * except fentry/fexit. The reason is the following.
13071                          * The fentry/fexit programs are used for performance
13072                          * analysis, stats and can be attached to any program
13073                          * type except themselves. When extension program is
13074                          * replacing XDP function it is necessary to allow
13075                          * performance analysis of all functions. Both original
13076                          * XDP program and its program extension. Hence
13077                          * attaching fentry/fexit to BPF_PROG_TYPE_EXT is
13078                          * allowed. If extending of fentry/fexit was allowed it
13079                          * would be possible to create long call chain
13080                          * fentry->extension->fentry->extension beyond
13081                          * reasonable stack size. Hence extending fentry is not
13082                          * allowed.
13083                          */
13084                         bpf_log(log, "Cannot extend fentry/fexit\n");
13085                         return -EINVAL;
13086                 }
13087         } else {
13088                 if (prog_extension) {
13089                         bpf_log(log, "Cannot replace kernel functions\n");
13090                         return -EINVAL;
13091                 }
13092         }
13093
13094         switch (prog->expected_attach_type) {
13095         case BPF_TRACE_RAW_TP:
13096                 if (tgt_prog) {
13097                         bpf_log(log,
13098                                 "Only FENTRY/FEXIT progs are attachable to another BPF prog\n");
13099                         return -EINVAL;
13100                 }
13101                 if (!btf_type_is_typedef(t)) {
13102                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u is not a typedef\n",
13103                                 btf_id);
13104                         return -EINVAL;
13105                 }
13106                 if (strncmp(prefix, tname, sizeof(prefix) - 1)) {
13107                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u points to wrong type name %s\n",
13108                                 btf_id, tname);
13109                         return -EINVAL;
13110                 }
13111                 tname += sizeof(prefix) - 1;
13112                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13113                 if (!btf_type_is_ptr(t))
13114                         /* should never happen in valid vmlinux build */
13115                         return -EINVAL;
13116                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13117                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
13118                         /* should never happen in valid vmlinux build */
13119                         return -EINVAL;
13120
13121                 break;
13122         case BPF_TRACE_ITER:
13123                 if (!btf_type_is_func(t)) {
13124                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u is not a function\n",
13125                                 btf_id);
13126                         return -EINVAL;
13127                 }
13128                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13129                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
13130                         return -EINVAL;
13131                 ret = btf_distill_func_proto(log, btf, t, tname, &tgt_info->fmodel);
13132                 if (ret)
13133                         return ret;
13134                 break;
13135         default:
13136                 if (!prog_extension)
13137                         return -EINVAL;
13138                 fallthrough;
13139         case BPF_MODIFY_RETURN:
13140         case BPF_LSM_MAC:
13141         case BPF_TRACE_FENTRY:
13142         case BPF_TRACE_FEXIT:
13143                 if (!btf_type_is_func(t)) {
13144                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u is not a function\n",
13145                                 btf_id);
13146                         return -EINVAL;
13147                 }
13148                 if (prog_extension &&
13149                     btf_check_type_match(log, prog, btf, t))
13150                         return -EINVAL;
13151                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13152                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
13153                         return -EINVAL;
13154
13155                 if ((prog->aux->saved_dst_prog_type || prog->aux->saved_dst_attach_type) &&
13156                     (!tgt_prog || prog->aux->saved_dst_prog_type != tgt_prog->type ||
13157                      prog->aux->saved_dst_attach_type != tgt_prog->expected_attach_type))
13158                         return -EINVAL;
13159
13160                 if (tgt_prog && conservative)
13161                         t = NULL;
13162
13163                 ret = btf_distill_func_proto(log, btf, t, tname, &tgt_info->fmodel);
13164                 if (ret < 0)
13165                         return ret;
13166
13167                 if (tgt_prog) {
13168                         if (subprog == 0)
13169                                 addr = (long) tgt_prog->bpf_func;
13170                         else
13171                                 addr = (long) tgt_prog->aux->func[subprog]->bpf_func;
13172                 } else {
13173                         addr = kallsyms_lookup_name(tname);
13174                         if (!addr) {
13175                                 bpf_log(log,
13176                                         "The address of function %s cannot be found\n",
13177                                         tname);
13178                                 return -ENOENT;
13179                         }
13180                 }
13181
13182                 if (prog->aux->sleepable) {
13183                         ret = -EINVAL;
13184                         switch (prog->type) {
13185                         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
13186                                 /* fentry/fexit/fmod_ret progs can be sleepable only if they are
13187                                  * attached to ALLOW_ERROR_INJECTION and are not in denylist.
13188                                  */
13189                                 if (!check_non_sleepable_error_inject(btf_id) &&
13190                                     within_error_injection_list(addr))
13191                                         ret = 0;
13192                                 break;
13193                         case BPF_PROG_TYPE_LSM:
13194                                 /* LSM progs check that they are attached to bpf_lsm_*() funcs.
13195                                  * Only some of them are sleepable.
13196                                  */
13197                                 if (bpf_lsm_is_sleepable_hook(btf_id))
13198                                         ret = 0;
13199                                 break;
13200                         default:
13201                                 break;
13202                         }
13203                         if (ret) {
13204                                 bpf_log(log, "%s is not sleepable\n", tname);
13205                                 return ret;
13206                         }
13207                 } else if (prog->expected_attach_type == BPF_MODIFY_RETURN) {
13208                         if (tgt_prog) {
13209                                 bpf_log(log, "can't modify return codes of BPF programs\n");
13210                                 return -EINVAL;
13211                         }
13212                         ret = check_attach_modify_return(addr, tname);
13213                         if (ret) {
13214                                 bpf_log(log, "%s() is not modifiable\n", tname);
13215                                 return ret;
13216                         }
13217                 }
13218
13219                 break;
13220         }
13221         tgt_info->tgt_addr = addr;
13222         tgt_info->tgt_name = tname;
13223         tgt_info->tgt_type = t;
13224         return 0;
13225 }
13226
13227 BTF_SET_START(btf_id_deny)
13228 BTF_ID_UNUSED
13229 #ifdef CONFIG_SMP
13230 BTF_ID(func, migrate_disable)
13231 BTF_ID(func, migrate_enable)
13232 #endif
13233 #if !defined CONFIG_PREEMPT_RCU && !defined CONFIG_TINY_RCU
13234 BTF_ID(func, rcu_read_unlock_strict)
13235 #endif
13236 BTF_SET_END(btf_id_deny)
13237
13238 static int check_attach_btf_id(struct bpf_verifier_env *env)
13239 {
13240         struct bpf_prog *prog = env->prog;
13241         struct bpf_prog *tgt_prog = prog->aux->dst_prog;
13242         struct bpf_attach_target_info tgt_info = {};
13243         u32 btf_id = prog->aux->attach_btf_id;
13244         struct bpf_trampoline *tr;
13245         int ret;
13246         u64 key;
13247
13248         if (prog->aux->sleepable && prog->type != BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13249             prog->type != BPF_PROG_TYPE_LSM) {
13250                 verbose(env, "Only fentry/fexit/fmod_ret and lsm programs can be sleepable\n");
13251                 return -EINVAL;
13252         }
13253
13254         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS)
13255                 return check_struct_ops_btf_id(env);
13256
13257         if (prog->type != BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13258             prog->type != BPF_PROG_TYPE_LSM &&
13259             prog->type != BPF_PROG_TYPE_EXT)
13260                 return 0;
13261
13262         ret = bpf_check_attach_target(&env->log, prog, tgt_prog, btf_id, &tgt_info);
13263         if (ret)
13264                 return ret;
13265
13266         if (tgt_prog && prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT) {
13267                 /* to make freplace equivalent to their targets, they need to
13268                  * inherit env->ops and expected_attach_type for the rest of the
13269                  * verification
13270                  */
13271                 env->ops = bpf_verifier_ops[tgt_prog->type];
13272                 prog->expected_attach_type = tgt_prog->expected_attach_type;
13273         }
13274
13275         /* store info about the attachment target that will be used later */
13276         prog->aux->attach_func_proto = tgt_info.tgt_type;
13277         prog->aux->attach_func_name = tgt_info.tgt_name;
13278
13279         if (tgt_prog) {
13280                 prog->aux->saved_dst_prog_type = tgt_prog->type;
13281                 prog->aux->saved_dst_attach_type = tgt_prog->expected_attach_type;
13282         }
13283
13284         if (prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_RAW_TP) {
13285                 prog->aux->attach_btf_trace = true;
13286                 return 0;
13287         } else if (prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_ITER) {
13288                 if (!bpf_iter_prog_supported(prog))
13289                         return -EINVAL;
13290                 return 0;
13291         }
13292
13293         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_LSM) {
13294                 ret = bpf_lsm_verify_prog(&env->log, prog);
13295                 if (ret < 0)
13296                         return ret;
13297         } else if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13298                    btf_id_set_contains(&btf_id_deny, btf_id)) {
13299                 return -EINVAL;
13300         }
13301
13302         key = bpf_trampoline_compute_key(tgt_prog, prog->aux->attach_btf, btf_id);
13303         tr = bpf_trampoline_get(key, &tgt_info);
13304         if (!tr)
13305                 return -ENOMEM;
13306
13307         prog->aux->dst_trampoline = tr;
13308         return 0;
13309 }
13310
13311 struct btf *bpf_get_btf_vmlinux(void)
13312 {
13313         if (!btf_vmlinux && IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_INFO_BTF)) {
13314                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
13315                 if (!btf_vmlinux)
13316                         btf_vmlinux = btf_parse_vmlinux();
13317                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
13318         }
13319         return btf_vmlinux;
13320 }
13321
13322 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr,
13323               union bpf_attr __user *uattr)
13324 {
13325         u64 start_time = ktime_get_ns();
13326         struct bpf_verifier_env *env;
13327         struct bpf_verifier_log *log;
13328         int i, len, ret = -EINVAL;
13329         bool is_priv;
13330
13331         /* no program is valid */
13332         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
13333                 return -EINVAL;
13334
13335         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
13336          * allocate/free it every time bpf_check() is called
13337          */
13338         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
13339         if (!env)
13340                 return -ENOMEM;
13341         log = &env->log;
13342
13343         len = (*prog)->len;
13344         env->insn_aux_data =
13345                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data), len));
13346         ret = -ENOMEM;
13347         if (!env->insn_aux_data)
13348                 goto err_free_env;
13349         for (i = 0; i < len; i++)
13350                 env->insn_aux_data[i].orig_idx = i;
13351         env->prog = *prog;
13352         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
13353         is_priv = bpf_capable();
13354
13355         bpf_get_btf_vmlinux();
13356
13357         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
13358         if (!is_priv)
13359                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
13360
13361         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
13362                 /* user requested verbose verifier output
13363                  * and supplied buffer to store the verification trace
13364                  */
13365                 log->level = attr->log_level;
13366                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
13367                 log->len_total = attr->log_size;
13368
13369                 ret = -EINVAL;
13370                 /* log attributes have to be sane */
13371                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 2 ||
13372                     !log->level || !log->ubuf || log->level & ~BPF_LOG_MASK)
13373                         goto err_unlock;
13374         }
13375
13376         if (IS_ERR(btf_vmlinux)) {
13377                 /* Either gcc or pahole or kernel are broken. */
13378                 verbose(env, "in-kernel BTF is malformed\n");
13379                 ret = PTR_ERR(btf_vmlinux);
13380                 goto skip_full_check;
13381         }
13382
13383         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
13384         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
13385                 env->strict_alignment = true;
13386         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
13387                 env->strict_alignment = false;
13388
13389         env->allow_ptr_leaks = bpf_allow_ptr_leaks();
13390         env->allow_uninit_stack = bpf_allow_uninit_stack();
13391         env->allow_ptr_to_map_access = bpf_allow_ptr_to_map_access();
13392         env->bypass_spec_v1 = bpf_bypass_spec_v1();
13393         env->bypass_spec_v4 = bpf_bypass_spec_v4();
13394         env->bpf_capable = bpf_capable();
13395
13396         if (is_priv)
13397                 env->test_state_freq = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_STATE_FREQ;
13398
13399         env->explored_states = kvcalloc(state_htab_size(env),
13400                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
13401                                        GFP_USER);
13402         ret = -ENOMEM;
13403         if (!env->explored_states)
13404                 goto skip_full_check;
13405
13406         ret = add_subprog_and_kfunc(env);
13407         if (ret < 0)
13408                 goto skip_full_check;
13409
13410         ret = check_subprogs(env);
13411         if (ret < 0)
13412                 goto skip_full_check;
13413
13414         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
13415         if (ret < 0)
13416                 goto skip_full_check;
13417
13418         ret = check_attach_btf_id(env);
13419         if (ret)
13420                 goto skip_full_check;
13421
13422         ret = resolve_pseudo_ldimm64(env);
13423         if (ret < 0)
13424                 goto skip_full_check;
13425
13426         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
13427                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
13428                 if (ret)
13429                         goto skip_full_check;
13430         }
13431
13432         ret = check_cfg(env);
13433         if (ret < 0)
13434                 goto skip_full_check;
13435
13436         ret = do_check_subprogs(env);
13437         ret = ret ?: do_check_main(env);
13438
13439         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
13440                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
13441
13442 skip_full_check:
13443         kvfree(env->explored_states);
13444
13445         if (ret == 0)
13446                 ret = check_max_stack_depth(env);
13447
13448         /* instruction rewrites happen after this point */
13449         if (is_priv) {
13450                 if (ret == 0)
13451                         opt_hard_wire_dead_code_branches(env);
13452                 if (ret == 0)
13453                         ret = opt_remove_dead_code(env);
13454                 if (ret == 0)
13455                         ret = opt_remove_nops(env);
13456         } else {
13457                 if (ret == 0)
13458                         sanitize_dead_code(env);
13459         }
13460
13461         if (ret == 0)
13462                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
13463                 ret = convert_ctx_accesses(env);
13464
13465         if (ret == 0)
13466                 ret = do_misc_fixups(env);
13467
13468         /* do 32-bit optimization after insn patching has done so those patched
13469          * insns could be handled correctly.
13470          */
13471         if (ret == 0 && !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
13472                 ret = opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(env, attr);
13473                 env->prog->aux->verifier_zext = bpf_jit_needs_zext() ? !ret
13474                                                                      : false;
13475         }
13476
13477         if (ret == 0)
13478                 ret = fixup_call_args(env);
13479
13480         env->verification_time = ktime_get_ns() - start_time;
13481         print_verification_stats(env);
13482
13483         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
13484                 ret = -ENOSPC;
13485         if (log->level && !log->ubuf) {
13486                 ret = -EFAULT;
13487                 goto err_release_maps;
13488         }
13489
13490         if (ret)
13491                 goto err_release_maps;
13492
13493         if (env->used_map_cnt) {
13494                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
13495                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
13496                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
13497                                                           GFP_KERNEL);
13498
13499                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
13500                         ret = -ENOMEM;
13501                         goto err_release_maps;
13502                 }
13503
13504                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
13505                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
13506                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
13507         }
13508         if (env->used_btf_cnt) {
13509                 /* if program passed verifier, update used_btfs in bpf_prog_aux */
13510                 env->prog->aux->used_btfs = kmalloc_array(env->used_btf_cnt,
13511                                                           sizeof(env->used_btfs[0]),
13512                                                           GFP_KERNEL);
13513                 if (!env->prog->aux->used_btfs) {
13514                         ret = -ENOMEM;
13515                         goto err_release_maps;
13516                 }
13517
13518                 memcpy(env->prog->aux->used_btfs, env->used_btfs,
13519                        sizeof(env->used_btfs[0]) * env->used_btf_cnt);
13520                 env->prog->aux->used_btf_cnt = env->used_btf_cnt;
13521         }
13522         if (env->used_map_cnt || env->used_btf_cnt) {
13523                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
13524                  * bpf_ld_imm64 instructions
13525                  */
13526                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
13527         }
13528
13529         adjust_btf_func(env);
13530
13531 err_release_maps:
13532         if (!env->prog->aux->used_maps)
13533                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
13534                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
13535                  */
13536                 release_maps(env);
13537         if (!env->prog->aux->used_btfs)
13538                 release_btfs(env);
13539
13540         /* extension progs temporarily inherit the attach_type of their targets
13541            for verification purposes, so set it back to zero before returning
13542          */
13543         if (env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT)
13544                 env->prog->expected_attach_type = 0;
13545
13546         *prog = env->prog;
13547 err_unlock:
13548         if (!is_priv)
13549                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
13550         vfree(env->insn_aux_data);
13551 err_free_env:
13552         kfree(env);
13553         return ret;
13554 }