]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - kernel/bpf/verifier.c
0e079b2298f8ca46b42c0c41020bfb78e4fac153
[linux.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
23 #include "disasm.h"
24
25 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
26 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name) \
27         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
28 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
29 #include <linux/bpf_types.h>
30 #undef BPF_PROG_TYPE
31 #undef BPF_MAP_TYPE
32 };
33
34 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
35  * instruction by instruction and updates register/stack state.
36  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
37  *
38  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
39  * It rejects the following programs:
40  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
41  * - if loop is present (detected via back-edge)
42  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
43  * - out of bounds or malformed jumps
44  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
45  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
46  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
47  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
48  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
49  *
50  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
51  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
52  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
53  * copied to R1.
54  *
55  * All registers are 64-bit.
56  * R0 - return register
57  * R1-R5 argument passing registers
58  * R6-R9 callee saved registers
59  * R10 - frame pointer read-only
60  *
61  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
62  * and has type PTR_TO_CTX.
63  *
64  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
65  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
66  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
67  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
68  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
69  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
70  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
71  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
72  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
73  *
74  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
75  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
76  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
77  *
78  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
79  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
80  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
81  *
82  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
83  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
84  *
85  * registers used to pass values to function calls are checked against
86  * function argument constraints.
87  *
88  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
89  * It means that the register type passed to this function must be
90  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
91  * 'pointer to map element key'
92  *
93  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
94  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
95  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
96  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
97  *
98  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
99  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
100  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
101  * the helper function as a pointer to map element key.
102  *
103  * On the kernel side the helper function looks like:
104  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
105  * {
106  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
107  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
108  *    void *value;
109  *
110  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
111  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
112  *    the stack of eBPF program.
113  * }
114  *
115  * Corresponding eBPF program may look like:
116  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
117  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
118  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
119  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
120  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
121  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
122  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
123  *
124  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
125  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
126  * and were initialized prior to this call.
127  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
128  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
129  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
130  * returns ether pointer to map value or NULL.
131  *
132  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
133  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
134  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
135  * branch. See check_cond_jmp_op().
136  *
137  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
138  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
139  *
140  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
141  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
142  * the BPF program:
143  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
144  *
145  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
146  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
147  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
148  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
149  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
150  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
151  *
152  * For each helper function that allocates a reference, such as
153  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
154  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
155  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
156  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
157  */
158
159 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
160 struct bpf_verifier_stack_elem {
161         /* verifer state is 'st'
162          * before processing instruction 'insn_idx'
163          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
164          */
165         struct bpf_verifier_state st;
166         int insn_idx;
167         int prev_insn_idx;
168         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
169 };
170
171 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ    8192
172 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES     64
173
174 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
175 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
176                                           POISON_POINTER_DELTA))
177 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
178
179 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
180 {
181         return BPF_MAP_PTR(aux->map_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
182 }
183
184 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
185 {
186         return aux->map_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
187 }
188
189 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
190                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
191 {
192         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
193         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
194         aux->map_state = (unsigned long)map |
195                          (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
196 }
197
198 struct bpf_call_arg_meta {
199         struct bpf_map *map_ptr;
200         bool raw_mode;
201         bool pkt_access;
202         int regno;
203         int access_size;
204         s64 msize_smax_value;
205         u64 msize_umax_value;
206         int ref_obj_id;
207         int func_id;
208 };
209
210 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
211
212 static const struct bpf_line_info *
213 find_linfo(const struct bpf_verifier_env *env, u32 insn_off)
214 {
215         const struct bpf_line_info *linfo;
216         const struct bpf_prog *prog;
217         u32 i, nr_linfo;
218
219         prog = env->prog;
220         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
221
222         if (!nr_linfo || insn_off >= prog->len)
223                 return NULL;
224
225         linfo = prog->aux->linfo;
226         for (i = 1; i < nr_linfo; i++)
227                 if (insn_off < linfo[i].insn_off)
228                         break;
229
230         return &linfo[i - 1];
231 }
232
233 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
234                        va_list args)
235 {
236         unsigned int n;
237
238         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
239
240         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
241                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
242
243         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
244         log->kbuf[n] = '\0';
245
246         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
247                 log->len_used += n;
248         else
249                 log->ubuf = NULL;
250 }
251
252 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
253  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
254  * so the user can figure out what's wrong with the program
255  */
256 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
257                                            const char *fmt, ...)
258 {
259         va_list args;
260
261         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
262                 return;
263
264         va_start(args, fmt);
265         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
266         va_end(args);
267 }
268 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
269
270 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
271 {
272         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
273         va_list args;
274
275         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
276                 return;
277
278         va_start(args, fmt);
279         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
280         va_end(args);
281 }
282
283 static const char *ltrim(const char *s)
284 {
285         while (isspace(*s))
286                 s++;
287
288         return s;
289 }
290
291 __printf(3, 4) static void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
292                                          u32 insn_off,
293                                          const char *prefix_fmt, ...)
294 {
295         const struct bpf_line_info *linfo;
296
297         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
298                 return;
299
300         linfo = find_linfo(env, insn_off);
301         if (!linfo || linfo == env->prev_linfo)
302                 return;
303
304         if (prefix_fmt) {
305                 va_list args;
306
307                 va_start(args, prefix_fmt);
308                 bpf_verifier_vlog(&env->log, prefix_fmt, args);
309                 va_end(args);
310         }
311
312         verbose(env, "%s\n",
313                 ltrim(btf_name_by_offset(env->prog->aux->btf,
314                                          linfo->line_off)));
315
316         env->prev_linfo = linfo;
317 }
318
319 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
320 {
321         return type == PTR_TO_PACKET ||
322                type == PTR_TO_PACKET_META;
323 }
324
325 static bool type_is_sk_pointer(enum bpf_reg_type type)
326 {
327         return type == PTR_TO_SOCKET ||
328                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON ||
329                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
330                 type == PTR_TO_XDP_SOCK;
331 }
332
333 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
334 {
335         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
336                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
337                type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL ||
338                type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
339 }
340
341 static bool reg_may_point_to_spin_lock(const struct bpf_reg_state *reg)
342 {
343         return reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
344                 map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr);
345 }
346
347 static bool reg_type_may_be_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
348 {
349         return type == PTR_TO_SOCKET ||
350                 type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
351                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
352                 type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
353 }
354
355 static bool arg_type_may_be_refcounted(enum bpf_arg_type type)
356 {
357         return type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON;
358 }
359
360 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
361  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
362  * released by release_reference().
363  */
364 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
365 {
366         return func_id == BPF_FUNC_sk_release;
367 }
368
369 static bool is_acquire_function(enum bpf_func_id func_id)
370 {
371         return func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
372                 func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
373                 func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp;
374 }
375
376 static bool is_ptr_cast_function(enum bpf_func_id func_id)
377 {
378         return func_id == BPF_FUNC_tcp_sock ||
379                 func_id == BPF_FUNC_sk_fullsock;
380 }
381
382 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
383 static const char * const reg_type_str[] = {
384         [NOT_INIT]              = "?",
385         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
386         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
387         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
388         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
389         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
390         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
391         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
392         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
393         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
394         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
395         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
396         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
397         [PTR_TO_SOCK_COMMON]    = "sock_common",
398         [PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL] = "sock_common_or_null",
399         [PTR_TO_TCP_SOCK]       = "tcp_sock",
400         [PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL] = "tcp_sock_or_null",
401         [PTR_TO_TP_BUFFER]      = "tp_buffer",
402         [PTR_TO_XDP_SOCK]       = "xdp_sock",
403 };
404
405 static char slot_type_char[] = {
406         [STACK_INVALID] = '?',
407         [STACK_SPILL]   = 'r',
408         [STACK_MISC]    = 'm',
409         [STACK_ZERO]    = '0',
410 };
411
412 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
413                            enum bpf_reg_liveness live)
414 {
415         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN | REG_LIVE_DONE))
416             verbose(env, "_");
417         if (live & REG_LIVE_READ)
418                 verbose(env, "r");
419         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
420                 verbose(env, "w");
421         if (live & REG_LIVE_DONE)
422                 verbose(env, "D");
423 }
424
425 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
426                                    const struct bpf_reg_state *reg)
427 {
428         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
429
430         return cur->frame[reg->frameno];
431 }
432
433 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
434                                  const struct bpf_func_state *state)
435 {
436         const struct bpf_reg_state *reg;
437         enum bpf_reg_type t;
438         int i;
439
440         if (state->frameno)
441                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
442         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
443                 reg = &state->regs[i];
444                 t = reg->type;
445                 if (t == NOT_INIT)
446                         continue;
447                 verbose(env, " R%d", i);
448                 print_liveness(env, reg->live);
449                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
450                 if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
451                         verbose(env, "P");
452                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
453                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
454                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
455                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
456                 } else {
457                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
458                         if (reg_type_may_be_refcounted_or_null(t))
459                                 verbose(env, ",ref_obj_id=%d", reg->ref_obj_id);
460                         if (t != SCALAR_VALUE)
461                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
462                         if (type_is_pkt_pointer(t))
463                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
464                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
465                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
466                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
467                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
468                                         reg->map_ptr->key_size,
469                                         reg->map_ptr->value_size);
470                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
471                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
472                                  * could be a pointer whose offset is too big
473                                  * for reg->off
474                                  */
475                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
476                         } else {
477                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
478                                     reg->smin_value != S64_MIN)
479                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
480                                                 (long long)reg->smin_value);
481                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
482                                     reg->smax_value != S64_MAX)
483                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
484                                                 (long long)reg->smax_value);
485                                 if (reg->umin_value != 0)
486                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
487                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
488                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
489                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
490                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
491                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
492                                         char tn_buf[48];
493
494                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
495                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
496                                 }
497                         }
498                         verbose(env, ")");
499                 }
500         }
501         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
502                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
503                 bool valid = false;
504                 int j;
505
506                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
507                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
508                                 valid = true;
509                         types_buf[j] = slot_type_char[
510                                         state->stack[i].slot_type[j]];
511                 }
512                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
513                 if (!valid)
514                         continue;
515                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
516                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
517                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL) {
518                         reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
519                         t = reg->type;
520                         verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
521                         if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
522                                 verbose(env, "P");
523                         if (t == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off))
524                                 verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
525                 } else {
526                         verbose(env, "=%s", types_buf);
527                 }
528         }
529         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
530                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
531                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
532                         if (state->refs[i].id)
533                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
534         }
535         verbose(env, "\n");
536 }
537
538 #define COPY_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                         \
539 static int copy_##NAME##_state(struct bpf_func_state *dst,              \
540                                const struct bpf_func_state *src)        \
541 {                                                                       \
542         if (!src->FIELD)                                                \
543                 return 0;                                               \
544         if (WARN_ON_ONCE(dst->COUNT < src->COUNT)) {                    \
545                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */ \
546                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));                           \
547                 return -EFAULT;                                         \
548         }                                                               \
549         memcpy(dst->FIELD, src->FIELD,                                  \
550                sizeof(*src->FIELD) * (src->COUNT / SIZE));              \
551         return 0;                                                       \
552 }
553 /* copy_reference_state() */
554 COPY_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
555 /* copy_stack_state() */
556 COPY_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
557 #undef COPY_STATE_FN
558
559 #define REALLOC_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                      \
560 static int realloc_##NAME##_state(struct bpf_func_state *state, int size, \
561                                   bool copy_old)                        \
562 {                                                                       \
563         u32 old_size = state->COUNT;                                    \
564         struct bpf_##NAME##_state *new_##FIELD;                         \
565         int slot = size / SIZE;                                         \
566                                                                         \
567         if (size <= old_size || !size) {                                \
568                 if (copy_old)                                           \
569                         return 0;                                       \
570                 state->COUNT = slot * SIZE;                             \
571                 if (!size && old_size) {                                \
572                         kfree(state->FIELD);                            \
573                         state->FIELD = NULL;                            \
574                 }                                                       \
575                 return 0;                                               \
576         }                                                               \
577         new_##FIELD = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_##NAME##_state), \
578                                     GFP_KERNEL);                        \
579         if (!new_##FIELD)                                               \
580                 return -ENOMEM;                                         \
581         if (copy_old) {                                                 \
582                 if (state->FIELD)                                       \
583                         memcpy(new_##FIELD, state->FIELD,               \
584                                sizeof(*new_##FIELD) * (old_size / SIZE)); \
585                 memset(new_##FIELD + old_size / SIZE, 0,                \
586                        sizeof(*new_##FIELD) * (size - old_size) / SIZE); \
587         }                                                               \
588         state->COUNT = slot * SIZE;                                     \
589         kfree(state->FIELD);                                            \
590         state->FIELD = new_##FIELD;                                     \
591         return 0;                                                       \
592 }
593 /* realloc_reference_state() */
594 REALLOC_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
595 /* realloc_stack_state() */
596 REALLOC_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
597 #undef REALLOC_STATE_FN
598
599 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
600  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
601  * the program calls into realloc_func_state() to grow the stack size.
602  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
603  * which realloc_stack_state() copies over. It points to previous
604  * bpf_verifier_state which is never reallocated.
605  */
606 static int realloc_func_state(struct bpf_func_state *state, int stack_size,
607                               int refs_size, bool copy_old)
608 {
609         int err = realloc_reference_state(state, refs_size, copy_old);
610         if (err)
611                 return err;
612         return realloc_stack_state(state, stack_size, copy_old);
613 }
614
615 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
616  * this new pointer reference.
617  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
618  * On failure, returns a negative errno.
619  */
620 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
621 {
622         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
623         int new_ofs = state->acquired_refs;
624         int id, err;
625
626         err = realloc_reference_state(state, state->acquired_refs + 1, true);
627         if (err)
628                 return err;
629         id = ++env->id_gen;
630         state->refs[new_ofs].id = id;
631         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
632
633         return id;
634 }
635
636 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
637 static int release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
638 {
639         int i, last_idx;
640
641         last_idx = state->acquired_refs - 1;
642         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
643                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
644                         if (last_idx && i != last_idx)
645                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
646                                        sizeof(*state->refs));
647                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
648                         state->acquired_refs--;
649                         return 0;
650                 }
651         }
652         return -EINVAL;
653 }
654
655 static int transfer_reference_state(struct bpf_func_state *dst,
656                                     struct bpf_func_state *src)
657 {
658         int err = realloc_reference_state(dst, src->acquired_refs, false);
659         if (err)
660                 return err;
661         err = copy_reference_state(dst, src);
662         if (err)
663                 return err;
664         return 0;
665 }
666
667 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
668 {
669         if (!state)
670                 return;
671         kfree(state->refs);
672         kfree(state->stack);
673         kfree(state);
674 }
675
676 static void clear_jmp_history(struct bpf_verifier_state *state)
677 {
678         kfree(state->jmp_history);
679         state->jmp_history = NULL;
680         state->jmp_history_cnt = 0;
681 }
682
683 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
684                                 bool free_self)
685 {
686         int i;
687
688         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
689                 free_func_state(state->frame[i]);
690                 state->frame[i] = NULL;
691         }
692         clear_jmp_history(state);
693         if (free_self)
694                 kfree(state);
695 }
696
697 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
698  * when necessary to accommodate larger src stack
699  */
700 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
701                            const struct bpf_func_state *src)
702 {
703         int err;
704
705         err = realloc_func_state(dst, src->allocated_stack, src->acquired_refs,
706                                  false);
707         if (err)
708                 return err;
709         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
710         err = copy_reference_state(dst, src);
711         if (err)
712                 return err;
713         return copy_stack_state(dst, src);
714 }
715
716 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
717                                const struct bpf_verifier_state *src)
718 {
719         struct bpf_func_state *dst;
720         u32 jmp_sz = sizeof(struct bpf_idx_pair) * src->jmp_history_cnt;
721         int i, err;
722
723         if (dst_state->jmp_history_cnt < src->jmp_history_cnt) {
724                 kfree(dst_state->jmp_history);
725                 dst_state->jmp_history = kmalloc(jmp_sz, GFP_USER);
726                 if (!dst_state->jmp_history)
727                         return -ENOMEM;
728         }
729         memcpy(dst_state->jmp_history, src->jmp_history, jmp_sz);
730         dst_state->jmp_history_cnt = src->jmp_history_cnt;
731
732         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
733         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
734                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
735                 dst_state->frame[i] = NULL;
736         }
737         dst_state->speculative = src->speculative;
738         dst_state->curframe = src->curframe;
739         dst_state->active_spin_lock = src->active_spin_lock;
740         dst_state->branches = src->branches;
741         dst_state->parent = src->parent;
742         dst_state->first_insn_idx = src->first_insn_idx;
743         dst_state->last_insn_idx = src->last_insn_idx;
744         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
745                 dst = dst_state->frame[i];
746                 if (!dst) {
747                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
748                         if (!dst)
749                                 return -ENOMEM;
750                         dst_state->frame[i] = dst;
751                 }
752                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
753                 if (err)
754                         return err;
755         }
756         return 0;
757 }
758
759 static void update_branch_counts(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_verifier_state *st)
760 {
761         while (st) {
762                 u32 br = --st->branches;
763
764                 /* WARN_ON(br > 1) technically makes sense here,
765                  * but see comment in push_stack(), hence:
766                  */
767                 WARN_ONCE((int)br < 0,
768                           "BUG update_branch_counts:branches_to_explore=%d\n",
769                           br);
770                 if (br)
771                         break;
772                 st = st->parent;
773         }
774 }
775
776 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
777                      int *insn_idx)
778 {
779         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
780         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
781         int err;
782
783         if (env->head == NULL)
784                 return -ENOENT;
785
786         if (cur) {
787                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
788                 if (err)
789                         return err;
790         }
791         if (insn_idx)
792                 *insn_idx = head->insn_idx;
793         if (prev_insn_idx)
794                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
795         elem = head->next;
796         free_verifier_state(&head->st, false);
797         kfree(head);
798         env->head = elem;
799         env->stack_size--;
800         return 0;
801 }
802
803 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
804                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
805                                              bool speculative)
806 {
807         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
808         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
809         int err;
810
811         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
812         if (!elem)
813                 goto err;
814
815         elem->insn_idx = insn_idx;
816         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
817         elem->next = env->head;
818         env->head = elem;
819         env->stack_size++;
820         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
821         if (err)
822                 goto err;
823         elem->st.speculative |= speculative;
824         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ) {
825                 verbose(env, "The sequence of %d jumps is too complex.\n",
826                         env->stack_size);
827                 goto err;
828         }
829         if (elem->st.parent) {
830                 ++elem->st.parent->branches;
831                 /* WARN_ON(branches > 2) technically makes sense here,
832                  * but
833                  * 1. speculative states will bump 'branches' for non-branch
834                  * instructions
835                  * 2. is_state_visited() heuristics may decide not to create
836                  * a new state for a sequence of branches and all such current
837                  * and cloned states will be pointing to a single parent state
838                  * which might have large 'branches' count.
839                  */
840         }
841         return &elem->st;
842 err:
843         free_verifier_state(env->cur_state, true);
844         env->cur_state = NULL;
845         /* pop all elements and return */
846         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
847         return NULL;
848 }
849
850 #define CALLER_SAVED_REGS 6
851 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
852         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
853 };
854
855 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
856
857 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
858  * known to have the value @imm.
859  */
860 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
861 {
862         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
863         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
864                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
865         reg->var_off = tnum_const(imm);
866         reg->smin_value = (s64)imm;
867         reg->smax_value = (s64)imm;
868         reg->umin_value = imm;
869         reg->umax_value = imm;
870 }
871
872 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
873  * used only on registers holding a pointer type.
874  */
875 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
876 {
877         __mark_reg_known(reg, 0);
878 }
879
880 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
881 {
882         __mark_reg_known(reg, 0);
883         reg->type = SCALAR_VALUE;
884 }
885
886 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
887                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
888 {
889         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
890                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
891                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
892                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
893                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
894                 return;
895         }
896         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
897 }
898
899 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
900 {
901         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
902 }
903
904 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
905 {
906         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
907                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
908 }
909
910 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
911 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
912                                     enum bpf_reg_type which)
913 {
914         /* The register can already have a range from prior markings.
915          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
916          * origin.
917          */
918         return reg->type == which &&
919                reg->id == 0 &&
920                reg->off == 0 &&
921                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
922 }
923
924 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
925 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
926 {
927         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
928         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
929                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
930         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
931         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
932                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
933         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
934         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
935                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
936 }
937
938 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
939 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
940 {
941         /* Learn sign from signed bounds.
942          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
943          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
944          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
945          */
946         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
947                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
948                                                           reg->umin_value);
949                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
950                                                           reg->umax_value);
951                 return;
952         }
953         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
954          * boundary, so we must be careful.
955          */
956         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
957                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
958                  * is positive, hence safe.
959                  */
960                 reg->smin_value = reg->umin_value;
961                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
962                                                           reg->umax_value);
963         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
964                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
965                  * is negative, hence safe.
966                  */
967                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
968                                                           reg->umin_value);
969                 reg->smax_value = reg->umax_value;
970         }
971 }
972
973 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
974 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
975 {
976         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
977                                       tnum_range(reg->umin_value,
978                                                  reg->umax_value));
979 }
980
981 /* Reset the min/max bounds of a register */
982 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
983 {
984         reg->smin_value = S64_MIN;
985         reg->smax_value = S64_MAX;
986         reg->umin_value = 0;
987         reg->umax_value = U64_MAX;
988
989         /* constant backtracking is enabled for root only for now */
990         reg->precise = capable(CAP_SYS_ADMIN) ? false : true;
991 }
992
993 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
994 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
995 {
996         /*
997          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
998          * padding between 'type' and union
999          */
1000         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
1001         reg->type = SCALAR_VALUE;
1002         reg->var_off = tnum_unknown;
1003         reg->frameno = 0;
1004         __mark_reg_unbounded(reg);
1005 }
1006
1007 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1008                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1009 {
1010         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1011                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
1012                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1013                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1014                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
1015                 return;
1016         }
1017         __mark_reg_unknown(regs + regno);
1018 }
1019
1020 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
1021 {
1022         __mark_reg_unknown(reg);
1023         reg->type = NOT_INIT;
1024 }
1025
1026 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
1027                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1028 {
1029         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1030                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
1031                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1032                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1033                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
1034                 return;
1035         }
1036         __mark_reg_not_init(regs + regno);
1037 }
1038
1039 #define DEF_NOT_SUBREG  (0)
1040 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
1041                            struct bpf_func_state *state)
1042 {
1043         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1044         int i;
1045
1046         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
1047                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
1048                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
1049                 regs[i].parent = NULL;
1050                 regs[i].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1051         }
1052
1053         /* frame pointer */
1054         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
1055         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
1056         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
1057
1058         /* 1st arg to a function */
1059         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
1060         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
1061 }
1062
1063 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1064 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1065                             struct bpf_func_state *state,
1066                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1067 {
1068         state->callsite = callsite;
1069         state->frameno = frameno;
1070         state->subprogno = subprogno;
1071         init_reg_state(env, state);
1072 }
1073
1074 enum reg_arg_type {
1075         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1076         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1077         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1078 };
1079
1080 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1081 {
1082         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1083                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1084 }
1085
1086 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1087 {
1088         struct bpf_subprog_info *p;
1089
1090         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1091                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1092         if (!p)
1093                 return -ENOENT;
1094         return p - env->subprog_info;
1095
1096 }
1097
1098 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1099 {
1100         int insn_cnt = env->prog->len;
1101         int ret;
1102
1103         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1104                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1105                 return -EINVAL;
1106         }
1107         ret = find_subprog(env, off);
1108         if (ret >= 0)
1109                 return 0;
1110         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1111                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1112                 return -E2BIG;
1113         }
1114         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1115         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1116              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1117         return 0;
1118 }
1119
1120 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1121 {
1122         int i, ret, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1123         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1124         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1125         int insn_cnt = env->prog->len;
1126
1127         /* Add entry function. */
1128         ret = add_subprog(env, 0);
1129         if (ret < 0)
1130                 return ret;
1131
1132         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1133         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1134                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1135                         continue;
1136                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1137                         continue;
1138                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1139                         verbose(env, "function calls to other bpf functions are allowed for root only\n");
1140                         return -EPERM;
1141                 }
1142                 ret = add_subprog(env, i + insn[i].imm + 1);
1143                 if (ret < 0)
1144                         return ret;
1145         }
1146
1147         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1148          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1149          */
1150         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1151
1152         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
1153                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1154                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1155
1156         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1157         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1158         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1159         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1160                 u8 code = insn[i].code;
1161
1162                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP && BPF_CLASS(code) != BPF_JMP32)
1163                         goto next;
1164                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1165                         goto next;
1166                 off = i + insn[i].off + 1;
1167                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1168                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1169                         return -EINVAL;
1170                 }
1171 next:
1172                 if (i == subprog_end - 1) {
1173                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1174                          * the last insn of the subprog should be either exit
1175                          * or unconditional jump back
1176                          */
1177                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1178                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1179                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1180                                 return -EINVAL;
1181                         }
1182                         subprog_start = subprog_end;
1183                         cur_subprog++;
1184                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1185                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1186                 }
1187         }
1188         return 0;
1189 }
1190
1191 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1192  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1193  */
1194 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1195                          const struct bpf_reg_state *state,
1196                          struct bpf_reg_state *parent, u8 flag)
1197 {
1198         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1199         int cnt = 0;
1200
1201         while (parent) {
1202                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1203                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1204                         break;
1205                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1206                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1207                                 reg_type_str[parent->type],
1208                                 parent->var_off.value, parent->off);
1209                         return -EFAULT;
1210                 }
1211                 /* The first condition is more likely to be true than the
1212                  * second, checked it first.
1213                  */
1214                 if ((parent->live & REG_LIVE_READ) == flag ||
1215                     parent->live & REG_LIVE_READ64)
1216                         /* The parentage chain never changes and
1217                          * this parent was already marked as LIVE_READ.
1218                          * There is no need to keep walking the chain again and
1219                          * keep re-marking all parents as LIVE_READ.
1220                          * This case happens when the same register is read
1221                          * multiple times without writes into it in-between.
1222                          * Also, if parent has the stronger REG_LIVE_READ64 set,
1223                          * then no need to set the weak REG_LIVE_READ32.
1224                          */
1225                         break;
1226                 /* ... then we depend on parent's value */
1227                 parent->live |= flag;
1228                 /* REG_LIVE_READ64 overrides REG_LIVE_READ32. */
1229                 if (flag == REG_LIVE_READ64)
1230                         parent->live &= ~REG_LIVE_READ32;
1231                 state = parent;
1232                 parent = state->parent;
1233                 writes = true;
1234                 cnt++;
1235         }
1236
1237         if (env->longest_mark_read_walk < cnt)
1238                 env->longest_mark_read_walk = cnt;
1239         return 0;
1240 }
1241
1242 /* This function is supposed to be used by the following 32-bit optimization
1243  * code only. It returns TRUE if the source or destination register operates
1244  * on 64-bit, otherwise return FALSE.
1245  */
1246 static bool is_reg64(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
1247                      u32 regno, struct bpf_reg_state *reg, enum reg_arg_type t)
1248 {
1249         u8 code, class, op;
1250
1251         code = insn->code;
1252         class = BPF_CLASS(code);
1253         op = BPF_OP(code);
1254         if (class == BPF_JMP) {
1255                 /* BPF_EXIT for "main" will reach here. Return TRUE
1256                  * conservatively.
1257                  */
1258                 if (op == BPF_EXIT)
1259                         return true;
1260                 if (op == BPF_CALL) {
1261                         /* BPF to BPF call will reach here because of marking
1262                          * caller saved clobber with DST_OP_NO_MARK for which we
1263                          * don't care the register def because they are anyway
1264                          * marked as NOT_INIT already.
1265                          */
1266                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1267                                 return false;
1268                         /* Helper call will reach here because of arg type
1269                          * check, conservatively return TRUE.
1270                          */
1271                         if (t == SRC_OP)
1272                                 return true;
1273
1274                         return false;
1275                 }
1276         }
1277
1278         if (class == BPF_ALU64 || class == BPF_JMP ||
1279             /* BPF_END always use BPF_ALU class. */
1280             (class == BPF_ALU && op == BPF_END && insn->imm == 64))
1281                 return true;
1282
1283         if (class == BPF_ALU || class == BPF_JMP32)
1284                 return false;
1285
1286         if (class == BPF_LDX) {
1287                 if (t != SRC_OP)
1288                         return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1289                 /* LDX source must be ptr. */
1290                 return true;
1291         }
1292
1293         if (class == BPF_STX) {
1294                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1295                         return true;
1296                 return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1297         }
1298
1299         if (class == BPF_LD) {
1300                 u8 mode = BPF_MODE(code);
1301
1302                 /* LD_IMM64 */
1303                 if (mode == BPF_IMM)
1304                         return true;
1305
1306                 /* Both LD_IND and LD_ABS return 32-bit data. */
1307                 if (t != SRC_OP)
1308                         return  false;
1309
1310                 /* Implicit ctx ptr. */
1311                 if (regno == BPF_REG_6)
1312                         return true;
1313
1314                 /* Explicit source could be any width. */
1315                 return true;
1316         }
1317
1318         if (class == BPF_ST)
1319                 /* The only source register for BPF_ST is a ptr. */
1320                 return true;
1321
1322         /* Conservatively return true at default. */
1323         return true;
1324 }
1325
1326 /* Return TRUE if INSN doesn't have explicit value define. */
1327 static bool insn_no_def(struct bpf_insn *insn)
1328 {
1329         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1330
1331         return (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32 ||
1332                 class == BPF_STX || class == BPF_ST);
1333 }
1334
1335 /* Return TRUE if INSN has defined any 32-bit value explicitly. */
1336 static bool insn_has_def32(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1337 {
1338         if (insn_no_def(insn))
1339                 return false;
1340
1341         return !is_reg64(env, insn, insn->dst_reg, NULL, DST_OP);
1342 }
1343
1344 static void mark_insn_zext(struct bpf_verifier_env *env,
1345                            struct bpf_reg_state *reg)
1346 {
1347         s32 def_idx = reg->subreg_def;
1348
1349         if (def_idx == DEF_NOT_SUBREG)
1350                 return;
1351
1352         env->insn_aux_data[def_idx - 1].zext_dst = true;
1353         /* The dst will be zero extended, so won't be sub-register anymore. */
1354         reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1355 }
1356
1357 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1358                          enum reg_arg_type t)
1359 {
1360         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1361         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1362         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + env->insn_idx;
1363         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
1364         bool rw64;
1365
1366         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
1367                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
1368                 return -EINVAL;
1369         }
1370
1371         reg = &regs[regno];
1372         rw64 = is_reg64(env, insn, regno, reg, t);
1373         if (t == SRC_OP) {
1374                 /* check whether register used as source operand can be read */
1375                 if (reg->type == NOT_INIT) {
1376                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
1377                         return -EACCES;
1378                 }
1379                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
1380                 if (regno == BPF_REG_FP)
1381                         return 0;
1382
1383                 if (rw64)
1384                         mark_insn_zext(env, reg);
1385
1386                 return mark_reg_read(env, reg, reg->parent,
1387                                      rw64 ? REG_LIVE_READ64 : REG_LIVE_READ32);
1388         } else {
1389                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
1390                 if (regno == BPF_REG_FP) {
1391                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
1392                         return -EACCES;
1393                 }
1394                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1395                 reg->subreg_def = rw64 ? DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
1396                 if (t == DST_OP)
1397                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1398         }
1399         return 0;
1400 }
1401
1402 /* for any branch, call, exit record the history of jmps in the given state */
1403 static int push_jmp_history(struct bpf_verifier_env *env,
1404                             struct bpf_verifier_state *cur)
1405 {
1406         u32 cnt = cur->jmp_history_cnt;
1407         struct bpf_idx_pair *p;
1408
1409         cnt++;
1410         p = krealloc(cur->jmp_history, cnt * sizeof(*p), GFP_USER);
1411         if (!p)
1412                 return -ENOMEM;
1413         p[cnt - 1].idx = env->insn_idx;
1414         p[cnt - 1].prev_idx = env->prev_insn_idx;
1415         cur->jmp_history = p;
1416         cur->jmp_history_cnt = cnt;
1417         return 0;
1418 }
1419
1420 /* Backtrack one insn at a time. If idx is not at the top of recorded
1421  * history then previous instruction came from straight line execution.
1422  */
1423 static int get_prev_insn_idx(struct bpf_verifier_state *st, int i,
1424                              u32 *history)
1425 {
1426         u32 cnt = *history;
1427
1428         if (cnt && st->jmp_history[cnt - 1].idx == i) {
1429                 i = st->jmp_history[cnt - 1].prev_idx;
1430                 (*history)--;
1431         } else {
1432                 i--;
1433         }
1434         return i;
1435 }
1436
1437 /* For given verifier state backtrack_insn() is called from the last insn to
1438  * the first insn. Its purpose is to compute a bitmask of registers and
1439  * stack slots that needs precision in the parent verifier state.
1440  */
1441 static int backtrack_insn(struct bpf_verifier_env *env, int idx,
1442                           u32 *reg_mask, u64 *stack_mask)
1443 {
1444         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
1445                 .cb_print       = verbose,
1446                 .private_data   = env,
1447         };
1448         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + idx;
1449         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1450         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1451         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
1452         u32 dreg = 1u << insn->dst_reg;
1453         u32 sreg = 1u << insn->src_reg;
1454         u32 spi;
1455
1456         if (insn->code == 0)
1457                 return 0;
1458         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
1459                 verbose(env, "regs=%x stack=%llx before ", *reg_mask, *stack_mask);
1460                 verbose(env, "%d: ", idx);
1461                 print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
1462         }
1463
1464         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
1465                 if (!(*reg_mask & dreg))
1466                         return 0;
1467                 if (opcode == BPF_MOV) {
1468                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1469                                 /* dreg = sreg
1470                                  * dreg needs precision after this insn
1471                                  * sreg needs precision before this insn
1472                                  */
1473                                 *reg_mask &= ~dreg;
1474                                 *reg_mask |= sreg;
1475                         } else {
1476                                 /* dreg = K
1477                                  * dreg needs precision after this insn.
1478                                  * Corresponding register is already marked
1479                                  * as precise=true in this verifier state.
1480                                  * No further markings in parent are necessary
1481                                  */
1482                                 *reg_mask &= ~dreg;
1483                         }
1484                 } else {
1485                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1486                                 /* dreg += sreg
1487                                  * both dreg and sreg need precision
1488                                  * before this insn
1489                                  */
1490                                 *reg_mask |= sreg;
1491                         } /* else dreg += K
1492                            * dreg still needs precision before this insn
1493                            */
1494                 }
1495         } else if (class == BPF_LDX) {
1496                 if (!(*reg_mask & dreg))
1497                         return 0;
1498                 *reg_mask &= ~dreg;
1499
1500                 /* scalars can only be spilled into stack w/o losing precision.
1501                  * Load from any other memory can be zero extended.
1502                  * The desire to keep that precision is already indicated
1503                  * by 'precise' mark in corresponding register of this state.
1504                  * No further tracking necessary.
1505                  */
1506                 if (insn->src_reg != BPF_REG_FP)
1507                         return 0;
1508                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1509                         return 0;
1510
1511                 /* dreg = *(u64 *)[fp - off] was a fill from the stack.
1512                  * that [fp - off] slot contains scalar that needs to be
1513                  * tracked with precision
1514                  */
1515                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1516                 if (spi >= 64) {
1517                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1518                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1519                         return -EFAULT;
1520                 }
1521                 *stack_mask |= 1ull << spi;
1522         } else if (class == BPF_STX) {
1523                 if (*reg_mask & dreg)
1524                         /* stx shouldn't be using _scalar_ dst_reg
1525                          * to access memory. It means backtracking
1526                          * encountered a case of pointer subtraction.
1527                          */
1528                         return -ENOTSUPP;
1529                 /* scalars can only be spilled into stack */
1530                 if (insn->dst_reg != BPF_REG_FP)
1531                         return 0;
1532                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1533                         return 0;
1534                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1535                 if (spi >= 64) {
1536                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1537                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1538                         return -EFAULT;
1539                 }
1540                 if (!(*stack_mask & (1ull << spi)))
1541                         return 0;
1542                 *stack_mask &= ~(1ull << spi);
1543                 *reg_mask |= sreg;
1544         } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
1545                 if (opcode == BPF_CALL) {
1546                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1547                                 return -ENOTSUPP;
1548                         /* regular helper call sets R0 */
1549                         *reg_mask &= ~1;
1550                         if (*reg_mask & 0x3f) {
1551                                 /* if backtracing was looking for registers R1-R5
1552                                  * they should have been found already.
1553                                  */
1554                                 verbose(env, "BUG regs %x\n", *reg_mask);
1555                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1556                                 return -EFAULT;
1557                         }
1558                 } else if (opcode == BPF_EXIT) {
1559                         return -ENOTSUPP;
1560                 }
1561         } else if (class == BPF_LD) {
1562                 if (!(*reg_mask & dreg))
1563                         return 0;
1564                 *reg_mask &= ~dreg;
1565                 /* It's ld_imm64 or ld_abs or ld_ind.
1566                  * For ld_imm64 no further tracking of precision
1567                  * into parent is necessary
1568                  */
1569                 if (mode == BPF_IND || mode == BPF_ABS)
1570                         /* to be analyzed */
1571                         return -ENOTSUPP;
1572         } else if (class == BPF_ST) {
1573                 if (*reg_mask & dreg)
1574                         /* likely pointer subtraction */
1575                         return -ENOTSUPP;
1576         }
1577         return 0;
1578 }
1579
1580 /* the scalar precision tracking algorithm:
1581  * . at the start all registers have precise=false.
1582  * . scalar ranges are tracked as normal through alu and jmp insns.
1583  * . once precise value of the scalar register is used in:
1584  *   .  ptr + scalar alu
1585  *   . if (scalar cond K|scalar)
1586  *   .  helper_call(.., scalar, ...) where ARG_CONST is expected
1587  *   backtrack through the verifier states and mark all registers and
1588  *   stack slots with spilled constants that these scalar regisers
1589  *   should be precise.
1590  * . during state pruning two registers (or spilled stack slots)
1591  *   are equivalent if both are not precise.
1592  *
1593  * Note the verifier cannot simply walk register parentage chain,
1594  * since many different registers and stack slots could have been
1595  * used to compute single precise scalar.
1596  *
1597  * The approach of starting with precise=true for all registers and then
1598  * backtrack to mark a register as not precise when the verifier detects
1599  * that program doesn't care about specific value (e.g., when helper
1600  * takes register as ARG_ANYTHING parameter) is not safe.
1601  *
1602  * It's ok to walk single parentage chain of the verifier states.
1603  * It's possible that this backtracking will go all the way till 1st insn.
1604  * All other branches will be explored for needing precision later.
1605  *
1606  * The backtracking needs to deal with cases like:
1607  *   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)
1608  * r9 -= r8
1609  * r5 = r9
1610  * if r5 > 0x79f goto pc+7
1611  *    R5_w=inv(id=0,umax_value=1951,var_off=(0x0; 0x7ff))
1612  * r5 += 1
1613  * ...
1614  * call bpf_perf_event_output#25
1615  *   where .arg5_type = ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO
1616  *
1617  * and this case:
1618  * r6 = 1
1619  * call foo // uses callee's r6 inside to compute r0
1620  * r0 += r6
1621  * if r0 == 0 goto
1622  *
1623  * to track above reg_mask/stack_mask needs to be independent for each frame.
1624  *
1625  * Also if parent's curframe > frame where backtracking started,
1626  * the verifier need to mark registers in both frames, otherwise callees
1627  * may incorrectly prune callers. This is similar to
1628  * commit 7640ead93924 ("bpf: verifier: make sure callees don't prune with caller differences")
1629  *
1630  * For now backtracking falls back into conservative marking.
1631  */
1632 static void mark_all_scalars_precise(struct bpf_verifier_env *env,
1633                                      struct bpf_verifier_state *st)
1634 {
1635         struct bpf_func_state *func;
1636         struct bpf_reg_state *reg;
1637         int i, j;
1638
1639         /* big hammer: mark all scalars precise in this path.
1640          * pop_stack may still get !precise scalars.
1641          */
1642         for (; st; st = st->parent)
1643                 for (i = 0; i <= st->curframe; i++) {
1644                         func = st->frame[i];
1645                         for (j = 0; j < BPF_REG_FP; j++) {
1646                                 reg = &func->regs[j];
1647                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1648                                         continue;
1649                                 reg->precise = true;
1650                         }
1651                         for (j = 0; j < func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; j++) {
1652                                 if (func->stack[j].slot_type[0] != STACK_SPILL)
1653                                         continue;
1654                                 reg = &func->stack[j].spilled_ptr;
1655                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1656                                         continue;
1657                                 reg->precise = true;
1658                         }
1659                 }
1660 }
1661
1662 static int mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1663 {
1664         struct bpf_verifier_state *st = env->cur_state;
1665         int first_idx = st->first_insn_idx;
1666         int last_idx = env->insn_idx;
1667         struct bpf_func_state *func;
1668         struct bpf_reg_state *reg;
1669         u32 reg_mask = 1u << regno;
1670         u64 stack_mask = 0;
1671         bool skip_first = true;
1672         int i, err;
1673
1674         if (!env->allow_ptr_leaks)
1675                 /* backtracking is root only for now */
1676                 return 0;
1677
1678         func = st->frame[st->curframe];
1679         reg = &func->regs[regno];
1680         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1681                 WARN_ONCE(1, "backtracing misuse");
1682                 return -EFAULT;
1683         }
1684         if (reg->precise)
1685                 return 0;
1686         func->regs[regno].precise = true;
1687
1688         for (;;) {
1689                 DECLARE_BITMAP(mask, 64);
1690                 bool new_marks = false;
1691                 u32 history = st->jmp_history_cnt;
1692
1693                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
1694                         verbose(env, "last_idx %d first_idx %d\n", last_idx, first_idx);
1695                 for (i = last_idx;;) {
1696                         if (skip_first) {
1697                                 err = 0;
1698                                 skip_first = false;
1699                         } else {
1700                                 err = backtrack_insn(env, i, &reg_mask, &stack_mask);
1701                         }
1702                         if (err == -ENOTSUPP) {
1703                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
1704                                 return 0;
1705                         } else if (err) {
1706                                 return err;
1707                         }
1708                         if (!reg_mask && !stack_mask)
1709                                 /* Found assignment(s) into tracked register in this state.
1710                                  * Since this state is already marked, just return.
1711                                  * Nothing to be tracked further in the parent state.
1712                                  */
1713                                 return 0;
1714                         if (i == first_idx)
1715                                 break;
1716                         i = get_prev_insn_idx(st, i, &history);
1717                         if (i >= env->prog->len) {
1718                                 /* This can happen if backtracking reached insn 0
1719                                  * and there are still reg_mask or stack_mask
1720                                  * to backtrack.
1721                                  * It means the backtracking missed the spot where
1722                                  * particular register was initialized with a constant.
1723                                  */
1724                                 verbose(env, "BUG backtracking idx %d\n", i);
1725                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1726                                 return -EFAULT;
1727                         }
1728                 }
1729                 st = st->parent;
1730                 if (!st)
1731                         break;
1732
1733                 func = st->frame[st->curframe];
1734                 bitmap_from_u64(mask, reg_mask);
1735                 for_each_set_bit(i, mask, 32) {
1736                         reg = &func->regs[i];
1737                         if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1738                                 continue;
1739                         if (!reg->precise)
1740                                 new_marks = true;
1741                         reg->precise = true;
1742                 }
1743
1744                 bitmap_from_u64(mask, stack_mask);
1745                 for_each_set_bit(i, mask, 64) {
1746                         if (i >= func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE) {
1747                                 /* This can happen if backtracking
1748                                  * is propagating stack precision where
1749                                  * caller has larger stack frame
1750                                  * than callee, but backtrack_insn() should
1751                                  * have returned -ENOTSUPP.
1752                                  */
1753                                 verbose(env, "BUG spi %d stack_size %d\n",
1754                                         i, func->allocated_stack);
1755                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1756                                 return -EFAULT;
1757                         }
1758
1759                         if (func->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
1760                                 continue;
1761                         reg = &func->stack[i].spilled_ptr;
1762                         if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1763                                 continue;
1764                         if (!reg->precise)
1765                                 new_marks = true;
1766                         reg->precise = true;
1767                 }
1768                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
1769                         print_verifier_state(env, func);
1770                         verbose(env, "parent %s regs=%x stack=%llx marks\n",
1771                                 new_marks ? "didn't have" : "already had",
1772                                 reg_mask, stack_mask);
1773                 }
1774
1775                 if (!new_marks)
1776                         break;
1777
1778                 last_idx = st->last_insn_idx;
1779                 first_idx = st->first_insn_idx;
1780         }
1781         return 0;
1782 }
1783
1784
1785 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
1786 {
1787         switch (type) {
1788         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1789         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
1790         case PTR_TO_STACK:
1791         case PTR_TO_CTX:
1792         case PTR_TO_PACKET:
1793         case PTR_TO_PACKET_META:
1794         case PTR_TO_PACKET_END:
1795         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1796         case CONST_PTR_TO_MAP:
1797         case PTR_TO_SOCKET:
1798         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1799         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
1800         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
1801         case PTR_TO_TCP_SOCK:
1802         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
1803         case PTR_TO_XDP_SOCK:
1804                 return true;
1805         default:
1806                 return false;
1807         }
1808 }
1809
1810 /* Does this register contain a constant zero? */
1811 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
1812 {
1813         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1814 }
1815
1816 static bool register_is_const(struct bpf_reg_state *reg)
1817 {
1818         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off);
1819 }
1820
1821 static void save_register_state(struct bpf_func_state *state,
1822                                 int spi, struct bpf_reg_state *reg)
1823 {
1824         int i;
1825
1826         state->stack[spi].spilled_ptr = *reg;
1827         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1828
1829         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1830                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
1831 }
1832
1833 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
1834  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
1835  */
1836 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
1837                              struct bpf_func_state *state, /* func where register points to */
1838                              int off, int size, int value_regno, int insn_idx)
1839 {
1840         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
1841         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
1842         u32 dst_reg = env->prog->insnsi[insn_idx].dst_reg;
1843         struct bpf_reg_state *reg = NULL;
1844
1845         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
1846                                  state->acquired_refs, true);
1847         if (err)
1848                 return err;
1849         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
1850          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
1851          */
1852         if (!env->allow_ptr_leaks &&
1853             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1854             size != BPF_REG_SIZE) {
1855                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
1856                 return -EACCES;
1857         }
1858
1859         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
1860         if (value_regno >= 0)
1861                 reg = &cur->regs[value_regno];
1862
1863         if (reg && size == BPF_REG_SIZE && register_is_const(reg) &&
1864             !register_is_null(reg) && env->allow_ptr_leaks) {
1865                 if (dst_reg != BPF_REG_FP) {
1866                         /* The backtracking logic can only recognize explicit
1867                          * stack slot address like [fp - 8]. Other spill of
1868                          * scalar via different register has to be conervative.
1869                          * Backtrack from here and mark all registers as precise
1870                          * that contributed into 'reg' being a constant.
1871                          */
1872                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
1873                         if (err)
1874                                 return err;
1875                 }
1876                 save_register_state(state, spi, reg);
1877         } else if (reg && is_spillable_regtype(reg->type)) {
1878                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
1879                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1880                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
1881                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1882                         return -EACCES;
1883                 }
1884
1885                 if (state != cur && reg->type == PTR_TO_STACK) {
1886                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
1887                         return -EINVAL;
1888                 }
1889
1890                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1891                         bool sanitize = false;
1892
1893                         if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1894                             register_is_const(&state->stack[spi].spilled_ptr))
1895                                 sanitize = true;
1896                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1897                                 if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_MISC) {
1898                                         sanitize = true;
1899                                         break;
1900                                 }
1901                         if (sanitize) {
1902                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
1903                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
1904
1905                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
1906                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
1907                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
1908                                  * (speculative store bypass)
1909                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
1910                                  * store of zero.
1911                                  */
1912                                 if (*poff && *poff != soff) {
1913                                         /* disallow programs where single insn stores
1914                                          * into two different stack slots, since verifier
1915                                          * cannot sanitize them
1916                                          */
1917                                         verbose(env,
1918                                                 "insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
1919                                                 insn_idx, *poff, soff);
1920                                         return -EINVAL;
1921                                 }
1922                                 *poff = soff;
1923                         }
1924                 }
1925                 save_register_state(state, spi, reg);
1926         } else {
1927                 u8 type = STACK_MISC;
1928
1929                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
1930                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
1931                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
1932                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
1933                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1934                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
1935
1936                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
1937                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
1938                  * when stack slots are partially written.
1939                  * This heuristic means that read propagation will be
1940                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
1941                  * to stack slots all the way to first state when programs
1942                  * writes+reads less than 8 bytes
1943                  */
1944                 if (size == BPF_REG_SIZE)
1945                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1946
1947                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
1948                 if (reg && register_is_null(reg)) {
1949                         /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
1950                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
1951                         if (err)
1952                                 return err;
1953                         type = STACK_ZERO;
1954                 }
1955
1956                 /* Mark slots affected by this stack write. */
1957                 for (i = 0; i < size; i++)
1958                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
1959                                 type;
1960         }
1961         return 0;
1962 }
1963
1964 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
1965                             struct bpf_func_state *reg_state /* func where register points to */,
1966                             int off, int size, int value_regno)
1967 {
1968         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1969         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1970         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
1971         struct bpf_reg_state *reg;
1972         u8 *stype;
1973
1974         if (reg_state->allocated_stack <= slot) {
1975                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
1976                         off, size);
1977                 return -EACCES;
1978         }
1979         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
1980         reg = &reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
1981
1982         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
1983                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1984                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1985                                 verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
1986                                 verbose(env, "invalid size of register fill\n");
1987                                 return -EACCES;
1988                         }
1989                         if (value_regno >= 0) {
1990                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
1991                                 state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1992                         }
1993                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
1994                         return 0;
1995                 }
1996                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
1997                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
1998                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
1999                                 return -EACCES;
2000                         }
2001                 }
2002
2003                 if (value_regno >= 0) {
2004                         /* restore register state from stack */
2005                         state->regs[value_regno] = *reg;
2006                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
2007                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
2008                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
2009                          */
2010                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2011                 }
2012                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2013         } else {
2014                 int zeros = 0;
2015
2016                 for (i = 0; i < size; i++) {
2017                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC)
2018                                 continue;
2019                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO) {
2020                                 zeros++;
2021                                 continue;
2022                         }
2023                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
2024                                 off, i, size);
2025                         return -EACCES;
2026                 }
2027                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2028                 if (value_regno >= 0) {
2029                         if (zeros == size) {
2030                                 /* any size read into register is zero extended,
2031                                  * so the whole register == const_zero
2032                                  */
2033                                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[value_regno]);
2034                                 /* backtracking doesn't support STACK_ZERO yet,
2035                                  * so mark it precise here, so that later
2036                                  * backtracking can stop here.
2037                                  * Backtracking may not need this if this register
2038                                  * doesn't participate in pointer adjustment.
2039                                  * Forward propagation of precise flag is not
2040                                  * necessary either. This mark is only to stop
2041                                  * backtracking. Any register that contributed
2042                                  * to const 0 was marked precise before spill.
2043                                  */
2044                                 state->regs[value_regno].precise = true;
2045                         } else {
2046                                 /* have read misc data from the stack */
2047                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
2048                         }
2049                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2050                 }
2051         }
2052         return 0;
2053 }
2054
2055 static int check_stack_access(struct bpf_verifier_env *env,
2056                               const struct bpf_reg_state *reg,
2057                               int off, int size)
2058 {
2059         /* Stack accesses must be at a fixed offset, so that we
2060          * can determine what type of data were returned. See
2061          * check_stack_read().
2062          */
2063         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
2064                 char tn_buf[48];
2065
2066                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2067                 verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d\n",
2068                         tn_buf, off, size);
2069                 return -EACCES;
2070         }
2071
2072         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
2073                 verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
2074                 return -EACCES;
2075         }
2076
2077         return 0;
2078 }
2079
2080 static int check_map_access_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2081                                  int off, int size, enum bpf_access_type type)
2082 {
2083         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2084         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2085         u32 cap = bpf_map_flags_to_cap(map);
2086
2087         if (type == BPF_WRITE && !(cap & BPF_MAP_CAN_WRITE)) {
2088                 verbose(env, "write into map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2089                         map->value_size, off, size);
2090                 return -EACCES;
2091         }
2092
2093         if (type == BPF_READ && !(cap & BPF_MAP_CAN_READ)) {
2094                 verbose(env, "read from map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2095                         map->value_size, off, size);
2096                 return -EACCES;
2097         }
2098
2099         return 0;
2100 }
2101
2102 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
2103 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2104                               int size, bool zero_size_allowed)
2105 {
2106         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2107         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2108
2109         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2110             off + size > map->value_size) {
2111                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2112                         map->value_size, off, size);
2113                 return -EACCES;
2114         }
2115         return 0;
2116 }
2117
2118 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
2119 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2120                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
2121 {
2122         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2123         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2124         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
2125         int err;
2126
2127         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
2128          * need to try adding each of min_value and max_value to off
2129          * to make sure our theoretical access will be safe.
2130          */
2131         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
2132                 print_verifier_state(env, state);
2133
2134         /* The minimum value is only important with signed
2135          * comparisons where we can't assume the floor of a
2136          * value is 0.  If we are using signed variables for our
2137          * index'es we need to make sure that whatever we use
2138          * will have a set floor within our range.
2139          */
2140         if (reg->smin_value < 0 &&
2141             (reg->smin_value == S64_MIN ||
2142              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
2143               reg->smin_value + off < 0)) {
2144                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2145                         regno);
2146                 return -EACCES;
2147         }
2148         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
2149                                  zero_size_allowed);
2150         if (err) {
2151                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
2152                         regno);
2153                 return err;
2154         }
2155
2156         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
2157          * sure we won't do bad things.
2158          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
2159          */
2160         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
2161                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
2162                         regno);
2163                 return -EACCES;
2164         }
2165         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
2166                                  zero_size_allowed);
2167         if (err)
2168                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
2169                         regno);
2170
2171         if (map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr)) {
2172                 u32 lock = reg->map_ptr->spin_lock_off;
2173
2174                 /* if any part of struct bpf_spin_lock can be touched by
2175                  * load/store reject this program.
2176                  * To check that [x1, x2) overlaps with [y1, y2)
2177                  * it is sufficient to check x1 < y2 && y1 < x2.
2178                  */
2179                 if (reg->smin_value + off < lock + sizeof(struct bpf_spin_lock) &&
2180                      lock < reg->umax_value + off + size) {
2181                         verbose(env, "bpf_spin_lock cannot be accessed directly by load/store\n");
2182                         return -EACCES;
2183                 }
2184         }
2185         return err;
2186 }
2187
2188 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
2189
2190 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
2191                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
2192                                        enum bpf_access_type t)
2193 {
2194         switch (env->prog->type) {
2195         /* Program types only with direct read access go here! */
2196         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
2197         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
2198         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
2199         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
2200         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
2201         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
2202                 if (t == BPF_WRITE)
2203                         return false;
2204                 /* fallthrough */
2205
2206         /* Program types with direct read + write access go here! */
2207         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2208         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2209         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
2210         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
2211         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
2212         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
2213                 if (meta)
2214                         return meta->pkt_access;
2215
2216                 env->seen_direct_write = true;
2217                 return true;
2218         default:
2219                 return false;
2220         }
2221 }
2222
2223 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2224                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
2225 {
2226         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2227         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2228
2229         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2230             (u64)off + size > reg->range) {
2231                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
2232                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
2233                 return -EACCES;
2234         }
2235         return 0;
2236 }
2237
2238 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2239                                int size, bool zero_size_allowed)
2240 {
2241         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2242         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2243         int err;
2244
2245         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
2246          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
2247          * offset.
2248          */
2249
2250         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
2251          * detail to prove they're safe.
2252          */
2253         if (reg->smin_value < 0) {
2254                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2255                         regno);
2256                 return -EACCES;
2257         }
2258         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
2259         if (err) {
2260                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
2261                 return err;
2262         }
2263
2264         /* __check_packet_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
2265          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
2266          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
2267          * that __check_packet_access would have rejected this pkt access.
2268          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
2269          */
2270         env->prog->aux->max_pkt_offset =
2271                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
2272                       off + reg->umax_value + size - 1);
2273
2274         return err;
2275 }
2276
2277 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
2278 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
2279                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
2280 {
2281         struct bpf_insn_access_aux info = {
2282                 .reg_type = *reg_type,
2283         };
2284
2285         if (env->ops->is_valid_access &&
2286             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
2287                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
2288                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
2289                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
2290                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
2291                  * will only allow for whole field access and rejects any other
2292                  * type of narrower access.
2293                  */
2294                 *reg_type = info.reg_type;
2295
2296                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
2297                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
2298                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
2299                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
2300                 return 0;
2301         }
2302
2303         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
2304         return -EACCES;
2305 }
2306
2307 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
2308                                   int size)
2309 {
2310         if (size < 0 || off < 0 ||
2311             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
2312                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
2313                         off, size);
2314                 return -EACCES;
2315         }
2316         return 0;
2317 }
2318
2319 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
2320                              u32 regno, int off, int size,
2321                              enum bpf_access_type t)
2322 {
2323         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2324         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2325         struct bpf_insn_access_aux info = {};
2326         bool valid;
2327
2328         if (reg->smin_value < 0) {
2329                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2330                         regno);
2331                 return -EACCES;
2332         }
2333
2334         switch (reg->type) {
2335         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2336                 valid = bpf_sock_common_is_valid_access(off, size, t, &info);
2337                 break;
2338         case PTR_TO_SOCKET:
2339                 valid = bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2340                 break;
2341         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2342                 valid = bpf_tcp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2343                 break;
2344         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2345                 valid = bpf_xdp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2346                 break;
2347         default:
2348                 valid = false;
2349         }
2350
2351
2352         if (valid) {
2353                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size =
2354                         info.ctx_field_size;
2355                 return 0;
2356         }
2357
2358         verbose(env, "R%d invalid %s access off=%d size=%d\n",
2359                 regno, reg_type_str[reg->type], off, size);
2360
2361         return -EACCES;
2362 }
2363
2364 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
2365                                const struct bpf_reg_state *reg)
2366 {
2367         if (allow_ptr_leaks)
2368                 return false;
2369
2370         return reg->type != SCALAR_VALUE;
2371 }
2372
2373 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2374 {
2375         return cur_regs(env) + regno;
2376 }
2377
2378 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2379 {
2380         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
2381 }
2382
2383 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2384 {
2385         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2386
2387         return reg->type == PTR_TO_CTX;
2388 }
2389
2390 static bool is_sk_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2391 {
2392         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2393
2394         return type_is_sk_pointer(reg->type);
2395 }
2396
2397 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2398 {
2399         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2400
2401         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
2402 }
2403
2404 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2405 {
2406         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2407
2408         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
2409         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
2410 }
2411
2412 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2413                                    const struct bpf_reg_state *reg,
2414                                    int off, int size, bool strict)
2415 {
2416         struct tnum reg_off;
2417         int ip_align;
2418
2419         /* Byte size accesses are always allowed. */
2420         if (!strict || size == 1)
2421                 return 0;
2422
2423         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
2424          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
2425          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
2426          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
2427          * to this code only in strict mode where we want to emulate
2428          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
2429          * unconditional IP align value of '2'.
2430          */
2431         ip_align = 2;
2432
2433         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
2434         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2435                 char tn_buf[48];
2436
2437                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2438                 verbose(env,
2439                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
2440                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
2441                 return -EACCES;
2442         }
2443
2444         return 0;
2445 }
2446
2447 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2448                                        const struct bpf_reg_state *reg,
2449                                        const char *pointer_desc,
2450                                        int off, int size, bool strict)
2451 {
2452         struct tnum reg_off;
2453
2454         /* Byte size accesses are always allowed. */
2455         if (!strict || size == 1)
2456                 return 0;
2457
2458         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
2459         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2460                 char tn_buf[48];
2461
2462                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2463                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
2464                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
2465                 return -EACCES;
2466         }
2467
2468         return 0;
2469 }
2470
2471 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2472                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
2473                                int size, bool strict_alignment_once)
2474 {
2475         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
2476         const char *pointer_desc = "";
2477
2478         switch (reg->type) {
2479         case PTR_TO_PACKET:
2480         case PTR_TO_PACKET_META:
2481                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
2482                  * right in front, treat it the very same way.
2483                  */
2484                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
2485         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
2486                 pointer_desc = "flow keys ";
2487                 break;
2488         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2489                 pointer_desc = "value ";
2490                 break;
2491         case PTR_TO_CTX:
2492                 pointer_desc = "context ";
2493                 break;
2494         case PTR_TO_STACK:
2495                 pointer_desc = "stack ";
2496                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
2497                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
2498                  * aligned.
2499                  */
2500                 strict = true;
2501                 break;
2502         case PTR_TO_SOCKET:
2503                 pointer_desc = "sock ";
2504                 break;
2505         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2506                 pointer_desc = "sock_common ";
2507                 break;
2508         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2509                 pointer_desc = "tcp_sock ";
2510                 break;
2511         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2512                 pointer_desc = "xdp_sock ";
2513                 break;
2514         default:
2515                 break;
2516         }
2517         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
2518                                            strict);
2519 }
2520
2521 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2522                               const struct bpf_func_state *func,
2523                               int off)
2524 {
2525         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
2526
2527         if (stack >= -off)
2528                 return 0;
2529
2530         /* update known max for given subprogram */
2531         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
2532         return 0;
2533 }
2534
2535 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
2536  * and recursively walk all callees that given function can call.
2537  * Ignore jump and exit insns.
2538  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
2539  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
2540  */
2541 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
2542 {
2543         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
2544         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
2545         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
2546         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
2547         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
2548
2549 process_func:
2550         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
2551          * of interpreter stack size
2552          */
2553         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2554         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
2555                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
2556                         frame + 1, depth);
2557                 return -EACCES;
2558         }
2559 continue_func:
2560         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
2561         for (; i < subprog_end; i++) {
2562                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
2563                         continue;
2564                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
2565                         continue;
2566                 /* remember insn and function to return to */
2567                 ret_insn[frame] = i + 1;
2568                 ret_prog[frame] = idx;
2569
2570                 /* find the callee */
2571                 i = i + insn[i].imm + 1;
2572                 idx = find_subprog(env, i);
2573                 if (idx < 0) {
2574                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2575                                   i);
2576                         return -EFAULT;
2577                 }
2578                 frame++;
2579                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
2580                         verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep !\n",
2581                                 frame);
2582                         return -E2BIG;
2583                 }
2584                 goto process_func;
2585         }
2586         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
2587          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
2588          */
2589         if (frame == 0)
2590                 return 0;
2591         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2592         frame--;
2593         i = ret_insn[frame];
2594         idx = ret_prog[frame];
2595         goto continue_func;
2596 }
2597
2598 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
2599 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2600                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
2601 {
2602         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
2603
2604         subprog = find_subprog(env, start);
2605         if (subprog < 0) {
2606                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2607                           start);
2608                 return -EFAULT;
2609         }
2610         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
2611 }
2612 #endif
2613
2614 static int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
2615                          const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
2616 {
2617         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
2618          * its original, unmodified form.
2619          */
2620
2621         if (reg->off) {
2622                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
2623                         regno, reg->off);
2624                 return -EACCES;
2625         }
2626
2627         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2628                 char tn_buf[48];
2629
2630                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2631                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
2632                 return -EACCES;
2633         }
2634
2635         return 0;
2636 }
2637
2638 static int check_tp_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
2639                                   const struct bpf_reg_state *reg,
2640                                   int regno, int off, int size)
2641 {
2642         if (off < 0) {
2643                 verbose(env,
2644                         "R%d invalid tracepoint buffer access: off=%d, size=%d",
2645                         regno, off, size);
2646                 return -EACCES;
2647         }
2648         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2649                 char tn_buf[48];
2650
2651                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2652                 verbose(env,
2653                         "R%d invalid variable buffer offset: off=%d, var_off=%s",
2654                         regno, off, tn_buf);
2655                 return -EACCES;
2656         }
2657         if (off + size > env->prog->aux->max_tp_access)
2658                 env->prog->aux->max_tp_access = off + size;
2659
2660         return 0;
2661 }
2662
2663
2664 /* truncate register to smaller size (in bytes)
2665  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
2666  */
2667 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
2668 {
2669         u64 mask;
2670
2671         /* clear high bits in bit representation */
2672         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
2673
2674         /* fix arithmetic bounds */
2675         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
2676         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
2677                 reg->umin_value &= mask;
2678                 reg->umax_value &= mask;
2679         } else {
2680                 reg->umin_value = 0;
2681                 reg->umax_value = mask;
2682         }
2683         reg->smin_value = reg->umin_value;
2684         reg->smax_value = reg->umax_value;
2685 }
2686
2687 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
2688  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
2689  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
2690  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
2691  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
2692  */
2693 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
2694                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
2695                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
2696 {
2697         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2698         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
2699         struct bpf_func_state *state;
2700         int size, err = 0;
2701
2702         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
2703         if (size < 0)
2704                 return size;
2705
2706         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
2707         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
2708         if (err)
2709                 return err;
2710
2711         /* for access checks, reg->off is just part of off */
2712         off += reg->off;
2713
2714         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
2715                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2716                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2717                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
2718                         return -EACCES;
2719                 }
2720                 err = check_map_access_type(env, regno, off, size, t);
2721                 if (err)
2722                         return err;
2723                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
2724                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2725                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2726
2727         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
2728                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
2729
2730                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2731                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2732                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
2733                         return -EACCES;
2734                 }
2735
2736                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
2737                 if (err < 0)
2738                         return err;
2739
2740                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
2741                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
2742                         /* ctx access returns either a scalar, or a
2743                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
2744                          * case, we know the offset is zero.
2745                          */
2746                         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
2747                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2748                         } else {
2749                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
2750                                                     value_regno);
2751                                 if (reg_type_may_be_null(reg_type))
2752                                         regs[value_regno].id = ++env->id_gen;
2753                                 /* A load of ctx field could have different
2754                                  * actual load size with the one encoded in the
2755                                  * insn. When the dst is PTR, it is for sure not
2756                                  * a sub-register.
2757                                  */
2758                                 regs[value_regno].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
2759                         }
2760                         regs[value_regno].type = reg_type;
2761                 }
2762
2763         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
2764                 off += reg->var_off.value;
2765                 err = check_stack_access(env, reg, off, size);
2766                 if (err)
2767                         return err;
2768
2769                 state = func(env, reg);
2770                 err = update_stack_depth(env, state, off);
2771                 if (err)
2772                         return err;
2773
2774                 if (t == BPF_WRITE)
2775                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
2776                                                 value_regno, insn_idx);
2777                 else
2778                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
2779                                                value_regno);
2780         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
2781                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
2782                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
2783                         return -EACCES;
2784                 }
2785                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2786                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2787                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
2788                                 value_regno);
2789                         return -EACCES;
2790                 }
2791                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
2792                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2793                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2794         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
2795                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2796                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2797                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
2798                                 value_regno);
2799                         return -EACCES;
2800                 }
2801
2802                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
2803                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2804                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2805         } else if (type_is_sk_pointer(reg->type)) {
2806                 if (t == BPF_WRITE) {
2807                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
2808                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
2809                         return -EACCES;
2810                 }
2811                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
2812                 if (!err && value_regno >= 0)
2813                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2814         } else if (reg->type == PTR_TO_TP_BUFFER) {
2815                 err = check_tp_buffer_access(env, reg, regno, off, size);
2816                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2817                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2818         } else {
2819                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
2820                         reg_type_str[reg->type]);
2821                 return -EACCES;
2822         }
2823
2824         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
2825             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
2826                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
2827                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
2828         }
2829         return err;
2830 }
2831
2832 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
2833 {
2834         int err;
2835
2836         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
2837             insn->imm != 0) {
2838                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
2839                 return -EINVAL;
2840         }
2841
2842         /* check src1 operand */
2843         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2844         if (err)
2845                 return err;
2846
2847         /* check src2 operand */
2848         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2849         if (err)
2850                 return err;
2851
2852         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2853                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
2854                 return -EACCES;
2855         }
2856
2857         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
2858             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
2859             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg) ||
2860             is_sk_reg(env, insn->dst_reg)) {
2861                 verbose(env, "BPF_XADD stores into R%d %s is not allowed\n",
2862                         insn->dst_reg,
2863                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
2864                 return -EACCES;
2865         }
2866
2867         /* check whether atomic_add can read the memory */
2868         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2869                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1, true);
2870         if (err)
2871                 return err;
2872
2873         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
2874         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2875                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
2876 }
2877
2878 static int __check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2879                                   int off, int access_size,
2880                                   bool zero_size_allowed)
2881 {
2882         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2883
2884         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
2885             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
2886                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
2887                         verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
2888                                 regno, off, access_size);
2889                 } else {
2890                         char tn_buf[48];
2891
2892                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2893                         verbose(env, "invalid stack type R%d var_off=%s access_size=%d\n",
2894                                 regno, tn_buf, access_size);
2895                 }
2896                 return -EACCES;
2897         }
2898         return 0;
2899 }
2900
2901 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
2902  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
2903  * and all elements of stack are initialized.
2904  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
2905  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
2906  */
2907 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2908                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
2909                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
2910 {
2911         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2912         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
2913         int err, min_off, max_off, i, j, slot, spi;
2914
2915         if (reg->type != PTR_TO_STACK) {
2916                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
2917                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
2918                     register_is_null(reg))
2919                         return 0;
2920
2921                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
2922                         reg_type_str[reg->type],
2923                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
2924                 return -EACCES;
2925         }
2926
2927         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
2928                 min_off = max_off = reg->var_off.value + reg->off;
2929                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
2930                                              zero_size_allowed);
2931                 if (err)
2932                         return err;
2933         } else {
2934                 /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for
2935                  * simplicity since it requires corresponding support in
2936                  * Spectre masking for stack ALU.
2937                  * See also retrieve_ptr_limit().
2938                  */
2939                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
2940                         char tn_buf[48];
2941
2942                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2943                         verbose(env, "R%d indirect variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
2944                                 regno, tn_buf);
2945                         return -EACCES;
2946                 }
2947                 /* Only initialized buffer on stack is allowed to be accessed
2948                  * with variable offset. With uninitialized buffer it's hard to
2949                  * guarantee that whole memory is marked as initialized on
2950                  * helper return since specific bounds are unknown what may
2951                  * cause uninitialized stack leaking.
2952                  */
2953                 if (meta && meta->raw_mode)
2954                         meta = NULL;
2955
2956                 if (reg->smax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF ||
2957                     reg->smax_value <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
2958                         verbose(env, "R%d unbounded indirect variable offset stack access\n",
2959                                 regno);
2960                         return -EACCES;
2961                 }
2962                 min_off = reg->smin_value + reg->off;
2963                 max_off = reg->smax_value + reg->off;
2964                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
2965                                              zero_size_allowed);
2966                 if (err) {
2967                         verbose(env, "R%d min value is outside of stack bound\n",
2968                                 regno);
2969                         return err;
2970                 }
2971                 err = __check_stack_boundary(env, regno, max_off, access_size,
2972                                              zero_size_allowed);
2973                 if (err) {
2974                         verbose(env, "R%d max value is outside of stack bound\n",
2975                                 regno);
2976                         return err;
2977                 }
2978         }
2979
2980         if (meta && meta->raw_mode) {
2981                 meta->access_size = access_size;
2982                 meta->regno = regno;
2983                 return 0;
2984         }
2985
2986         for (i = min_off; i < max_off + access_size; i++) {
2987                 u8 *stype;
2988
2989                 slot = -i - 1;
2990                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2991                 if (state->allocated_stack <= slot)
2992                         goto err;
2993                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
2994                 if (*stype == STACK_MISC)
2995                         goto mark;
2996                 if (*stype == STACK_ZERO) {
2997                         /* helper can write anything into the stack */
2998                         *stype = STACK_MISC;
2999                         goto mark;
3000                 }
3001                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
3002                     state->stack[spi].spilled_ptr.type == SCALAR_VALUE) {
3003                         __mark_reg_unknown(&state->stack[spi].spilled_ptr);
3004                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
3005                                 state->stack[spi].slot_type[j] = STACK_MISC;
3006                         goto mark;
3007                 }
3008
3009 err:
3010                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3011                         verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
3012                                 min_off, i - min_off, access_size);
3013                 } else {
3014                         char tn_buf[48];
3015
3016                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3017                         verbose(env, "invalid indirect read from stack var_off %s+%d size %d\n",
3018                                 tn_buf, i - min_off, access_size);
3019                 }
3020                 return -EACCES;
3021 mark:
3022                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
3023                  * the whole slot to be marked as 'read'
3024                  */
3025                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
3026                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
3027                               REG_LIVE_READ64);
3028         }
3029         return update_stack_depth(env, state, min_off);
3030 }
3031
3032 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3033                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
3034                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
3035 {
3036         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3037
3038         switch (reg->type) {
3039         case PTR_TO_PACKET:
3040         case PTR_TO_PACKET_META:
3041                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
3042                                            zero_size_allowed);
3043         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3044                 if (check_map_access_type(env, regno, reg->off, access_size,
3045                                           meta && meta->raw_mode ? BPF_WRITE :
3046                                           BPF_READ))
3047                         return -EACCES;
3048                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
3049                                         zero_size_allowed);
3050         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
3051                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
3052                                             zero_size_allowed, meta);
3053         }
3054 }
3055
3056 /* Implementation details:
3057  * bpf_map_lookup returns PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
3058  * Two bpf_map_lookups (even with the same key) will have different reg->id.
3059  * For traditional PTR_TO_MAP_VALUE the verifier clears reg->id after
3060  * value_or_null->value transition, since the verifier only cares about
3061  * the range of access to valid map value pointer and doesn't care about actual
3062  * address of the map element.
3063  * For maps with 'struct bpf_spin_lock' inside map value the verifier keeps
3064  * reg->id > 0 after value_or_null->value transition. By doing so
3065  * two bpf_map_lookups will be considered two different pointers that
3066  * point to different bpf_spin_locks.
3067  * The verifier allows taking only one bpf_spin_lock at a time to avoid
3068  * dead-locks.
3069  * Since only one bpf_spin_lock is allowed the checks are simpler than
3070  * reg_is_refcounted() logic. The verifier needs to remember only
3071  * one spin_lock instead of array of acquired_refs.
3072  * cur_state->active_spin_lock remembers which map value element got locked
3073  * and clears it after bpf_spin_unlock.
3074  */
3075 static int process_spin_lock(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3076                              bool is_lock)
3077 {
3078         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3079         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
3080         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
3081         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3082         u64 val = reg->var_off.value;
3083
3084         if (reg->type != PTR_TO_MAP_VALUE) {
3085                 verbose(env, "R%d is not a pointer to map_value\n", regno);
3086                 return -EINVAL;
3087         }
3088         if (!is_const) {
3089                 verbose(env,
3090                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_spin_lock has to be at the constant offset\n",
3091                         regno);
3092                 return -EINVAL;
3093         }
3094         if (!map->btf) {
3095                 verbose(env,
3096                         "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_spin_lock\n",
3097                         map->name);
3098                 return -EINVAL;
3099         }
3100         if (!map_value_has_spin_lock(map)) {
3101                 if (map->spin_lock_off == -E2BIG)
3102                         verbose(env,
3103                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_spin_lock'\n",
3104                                 map->name);
3105                 else if (map->spin_lock_off == -ENOENT)
3106                         verbose(env,
3107                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_spin_lock'\n",
3108                                 map->name);
3109                 else
3110                         verbose(env,
3111                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_spin_lock is mangled\n",
3112                                 map->name);
3113                 return -EINVAL;
3114         }
3115         if (map->spin_lock_off != val + reg->off) {
3116                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_spin_lock'\n",
3117                         val + reg->off);
3118                 return -EINVAL;
3119         }
3120         if (is_lock) {
3121                 if (cur->active_spin_lock) {
3122                         verbose(env,
3123                                 "Locking two bpf_spin_locks are not allowed\n");
3124                         return -EINVAL;
3125                 }
3126                 cur->active_spin_lock = reg->id;
3127         } else {
3128                 if (!cur->active_spin_lock) {
3129                         verbose(env, "bpf_spin_unlock without taking a lock\n");
3130                         return -EINVAL;
3131                 }
3132                 if (cur->active_spin_lock != reg->id) {
3133                         verbose(env, "bpf_spin_unlock of different lock\n");
3134                         return -EINVAL;
3135                 }
3136                 cur->active_spin_lock = 0;
3137         }
3138         return 0;
3139 }
3140
3141 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
3142 {
3143         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
3144                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
3145                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3146 }
3147
3148 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
3149 {
3150         return type == ARG_CONST_SIZE ||
3151                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
3152 }
3153
3154 static bool arg_type_is_int_ptr(enum bpf_arg_type type)
3155 {
3156         return type == ARG_PTR_TO_INT ||
3157                type == ARG_PTR_TO_LONG;
3158 }
3159
3160 static int int_ptr_type_to_size(enum bpf_arg_type type)
3161 {
3162         if (type == ARG_PTR_TO_INT)
3163                 return sizeof(u32);
3164         else if (type == ARG_PTR_TO_LONG)
3165                 return sizeof(u64);
3166
3167         return -EINVAL;
3168 }
3169
3170 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3171                           enum bpf_arg_type arg_type,
3172                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
3173 {
3174         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3175         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
3176         int err = 0;
3177
3178         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
3179                 return 0;
3180
3181         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
3182         if (err)
3183                 return err;
3184
3185         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
3186                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
3187                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
3188                                 regno);
3189                         return -EACCES;
3190                 }
3191                 return 0;
3192         }
3193
3194         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
3195             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
3196                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
3197                 return -EACCES;
3198         }
3199
3200         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
3201             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3202             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE ||
3203             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
3204                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3205                 if (register_is_null(reg) &&
3206                     arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3207                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3208                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3209                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3210                          type != expected_type)
3211                         goto err_type;
3212         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
3213                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
3214                 expected_type = SCALAR_VALUE;
3215                 if (type != expected_type)
3216                         goto err_type;
3217         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3218                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
3219                 if (type != expected_type)
3220                         goto err_type;
3221         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
3222                 expected_type = PTR_TO_CTX;
3223                 if (type != expected_type)
3224                         goto err_type;
3225                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
3226                 if (err < 0)
3227                         return err;
3228         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON) {
3229                 expected_type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
3230                 /* Any sk pointer can be ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON */
3231                 if (!type_is_sk_pointer(type))
3232                         goto err_type;
3233                 if (reg->ref_obj_id) {
3234                         if (meta->ref_obj_id) {
3235                                 verbose(env, "verifier internal error: more than one arg with ref_obj_id R%d %u %u\n",
3236                                         regno, reg->ref_obj_id,
3237                                         meta->ref_obj_id);
3238                                 return -EFAULT;
3239                         }
3240                         meta->ref_obj_id = reg->ref_obj_id;
3241                 }
3242         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCKET) {
3243                 expected_type = PTR_TO_SOCKET;
3244                 if (type != expected_type)
3245                         goto err_type;
3246         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK) {
3247                 if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_lock) {
3248                         if (process_spin_lock(env, regno, true))
3249                                 return -EACCES;
3250                 } else if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_unlock) {
3251                         if (process_spin_lock(env, regno, false))
3252                                 return -EACCES;
3253                 } else {
3254                         verbose(env, "verifier internal error\n");
3255                         return -EFAULT;
3256                 }
3257         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
3258                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3259                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
3260                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
3261                  * happens during stack boundary checking.
3262                  */
3263                 if (register_is_null(reg) &&
3264                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
3265                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3266                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3267                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3268                          type != expected_type)
3269                         goto err_type;
3270                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3271         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3272                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3273                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3274                     type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3275                     type != expected_type)
3276                         goto err_type;
3277         } else {
3278                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
3279                 return -EFAULT;
3280         }
3281
3282         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3283                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
3284                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
3285         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
3286                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
3287                  * check that [key, key + map->key_size) are within
3288                  * stack limits and initialized
3289                  */
3290                 if (!meta->map_ptr) {
3291                         /* in function declaration map_ptr must come before
3292                          * map_key, so that it's verified and known before
3293                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
3294                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
3295                          */
3296                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
3297                         return -EACCES;
3298                 }
3299                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3300                                               meta->map_ptr->key_size, false,
3301                                               NULL);
3302         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3303                    (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
3304                     !register_is_null(reg)) ||
3305                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
3306                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
3307                  * check [value, value + map->value_size) validity
3308                  */
3309                 if (!meta->map_ptr) {
3310                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
3311                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
3312                         return -EACCES;
3313                 }
3314                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
3315                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3316                                               meta->map_ptr->value_size, false,
3317                                               meta);
3318         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
3319                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
3320
3321                 /* remember the mem_size which may be used later
3322                  * to refine return values.
3323                  */
3324                 meta->msize_smax_value = reg->smax_value;
3325                 meta->msize_umax_value = reg->umax_value;
3326
3327                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
3328                  * happens using its boundaries.
3329                  */
3330                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
3331                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
3332                          * mode so that the program is required to
3333                          * initialize all the memory that the helper could
3334                          * just partially fill up.
3335                          */
3336                         meta = NULL;
3337
3338                 if (reg->smin_value < 0) {
3339                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
3340                                 regno);
3341                         return -EACCES;
3342                 }
3343
3344                 if (reg->umin_value == 0) {
3345                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
3346                                                       zero_size_allowed,
3347                                                       meta);
3348                         if (err)
3349                                 return err;
3350                 }
3351
3352                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
3353                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
3354                                 regno);
3355                         return -EACCES;
3356                 }
3357                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
3358                                               reg->umax_value,
3359                                               zero_size_allowed, meta);
3360                 if (!err)
3361                         err = mark_chain_precision(env, regno);
3362         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3363                 int size = int_ptr_type_to_size(arg_type);
3364
3365                 err = check_helper_mem_access(env, regno, size, false, meta);
3366                 if (err)
3367                         return err;
3368                 err = check_ptr_alignment(env, reg, 0, size, true);
3369         }
3370
3371         return err;
3372 err_type:
3373         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
3374                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
3375         return -EACCES;
3376 }
3377
3378 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
3379                                         struct bpf_map *map, int func_id)
3380 {
3381         if (!map)
3382                 return 0;
3383
3384         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
3385         switch (map->map_type) {
3386         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
3387                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
3388                         goto error;
3389                 break;
3390         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
3391                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
3392                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
3393                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
3394                         goto error;
3395                 break;
3396         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
3397                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
3398                         goto error;
3399                 break;
3400         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
3401                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
3402                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
3403                         goto error;
3404                 break;
3405         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
3406         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
3407                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
3408                         goto error;
3409                 break;
3410         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
3411          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
3412          * for now.
3413          */
3414         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
3415                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
3416                         goto error;
3417                 break;
3418         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
3419          * appear.
3420          */
3421         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
3422                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
3423                         goto error;
3424                 break;
3425         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
3426                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
3427                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3428                         goto error;
3429                 break;
3430         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
3431         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
3432                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3433                         goto error;
3434                 break;
3435         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
3436                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
3437                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
3438                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3439                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map)
3440                         goto error;
3441                 break;
3442         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
3443                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
3444                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
3445                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3446                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash)
3447                         goto error;
3448                 break;
3449         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
3450                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
3451                         goto error;
3452                 break;
3453         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
3454         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
3455                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
3456                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
3457                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
3458                         goto error;
3459                 break;
3460         case BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE:
3461                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_storage_get &&
3462                     func_id != BPF_FUNC_sk_storage_delete)
3463                         goto error;
3464                 break;
3465         default:
3466                 break;
3467         }
3468
3469         /* ... and second from the function itself. */
3470         switch (func_id) {
3471         case BPF_FUNC_tail_call:
3472                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
3473                         goto error;
3474                 if (env->subprog_cnt > 1) {
3475                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in programs with bpf-to-bpf calls\n");
3476                         return -EINVAL;
3477                 }
3478                 break;
3479         case BPF_FUNC_perf_event_read:
3480         case BPF_FUNC_perf_event_output:
3481         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
3482                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
3483                         goto error;
3484                 break;
3485         case BPF_FUNC_get_stackid:
3486                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
3487                         goto error;
3488                 break;
3489         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
3490         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
3491                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
3492                         goto error;
3493                 break;
3494         case BPF_FUNC_redirect_map:
3495                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
3496                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
3497                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
3498                         goto error;
3499                 break;
3500         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
3501         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
3502         case BPF_FUNC_sock_map_update:
3503                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
3504                         goto error;
3505                 break;
3506         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
3507         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
3508         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
3509                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
3510                         goto error;
3511                 break;
3512         case BPF_FUNC_get_local_storage:
3513                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
3514                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
3515                         goto error;
3516                 break;
3517         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
3518                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY)
3519                         goto error;
3520                 break;
3521         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
3522         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
3523         case BPF_FUNC_map_push_elem:
3524                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
3525                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
3526                         goto error;
3527                 break;
3528         case BPF_FUNC_sk_storage_get:
3529         case BPF_FUNC_sk_storage_delete:
3530                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE)
3531                         goto error;
3532                 break;
3533         default:
3534                 break;
3535         }
3536
3537         return 0;
3538 error:
3539         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
3540                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
3541         return -EINVAL;
3542 }
3543
3544 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3545 {
3546         int count = 0;
3547
3548         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3549                 count++;
3550         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3551                 count++;
3552         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3553                 count++;
3554         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3555                 count++;
3556         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3557                 count++;
3558
3559         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
3560          * which is sufficient for the helper functions we have
3561          * right now.
3562          */
3563         return count <= 1;
3564 }
3565
3566 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
3567                                     enum bpf_arg_type arg_next)
3568 {
3569         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3570                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
3571                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3572                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
3573 }
3574
3575 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3576 {
3577         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
3578          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
3579          * to be paired, so make sure there's no buggy
3580          * helper function specification.
3581          */
3582         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
3583             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
3584             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
3585             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
3586             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
3587             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
3588                 return false;
3589
3590         return true;
3591 }
3592
3593 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3594 {
3595         int count = 0;
3596
3597         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg1_type))
3598                 count++;
3599         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg2_type))
3600                 count++;
3601         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg3_type))
3602                 count++;
3603         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg4_type))
3604                 count++;
3605         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg5_type))
3606                 count++;
3607
3608         /* A reference acquiring function cannot acquire
3609          * another refcounted ptr.
3610          */
3611         if (is_acquire_function(func_id) && count)
3612                 return false;
3613
3614         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
3615          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
3616          */
3617         return count <= 1;
3618 }
3619
3620 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3621 {
3622         return check_raw_mode_ok(fn) &&
3623                check_arg_pair_ok(fn) &&
3624                check_refcount_ok(fn, func_id) ? 0 : -EINVAL;
3625 }
3626
3627 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
3628  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
3629  */
3630 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
3631                                      struct bpf_func_state *state)
3632 {
3633         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3634         int i;
3635
3636         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3637                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
3638                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3639
3640         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3641                 if (!reg)
3642                         continue;
3643                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
3644                         __mark_reg_unknown(reg);
3645         }
3646 }
3647
3648 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
3649 {
3650         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3651         int i;
3652
3653         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3654                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
3655 }
3656
3657 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
3658                                    struct bpf_func_state *state,
3659                                    int ref_obj_id)
3660 {
3661         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3662         int i;
3663
3664         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3665                 if (regs[i].ref_obj_id == ref_obj_id)
3666                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3667
3668         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3669                 if (!reg)
3670                         continue;
3671                 if (reg->ref_obj_id == ref_obj_id)
3672                         __mark_reg_unknown(reg);
3673         }
3674 }
3675
3676 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
3677  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
3678  */
3679 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
3680                              int ref_obj_id)
3681 {
3682         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3683         int err;
3684         int i;
3685
3686         err = release_reference_state(cur_func(env), ref_obj_id);
3687         if (err)
3688                 return err;
3689
3690         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3691                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], ref_obj_id);
3692
3693         return 0;
3694 }
3695
3696 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
3697                            int *insn_idx)
3698 {
3699         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
3700         struct bpf_func_state *caller, *callee;
3701         int i, err, subprog, target_insn;
3702
3703         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
3704                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
3705                         state->curframe + 2);
3706                 return -E2BIG;
3707         }
3708
3709         target_insn = *insn_idx + insn->imm;
3710         subprog = find_subprog(env, target_insn + 1);
3711         if (subprog < 0) {
3712                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3713                         target_insn + 1);
3714                 return -EFAULT;
3715         }
3716
3717         caller = state->frame[state->curframe];
3718         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
3719                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
3720                         state->curframe + 1);
3721                 return -EFAULT;
3722         }
3723
3724         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
3725         if (!callee)
3726                 return -ENOMEM;
3727         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
3728
3729         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
3730          * into its own stack before reading from it.
3731          * callee can read/write into caller's stack
3732          */
3733         init_func_state(env, callee,
3734                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
3735                         *insn_idx /* callsite */,
3736                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
3737                         subprog /* subprog number within this prog */);
3738
3739         /* Transfer references to the callee */
3740         err = transfer_reference_state(callee, caller);
3741         if (err)
3742                 return err;
3743
3744         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
3745          * pointers, which connects us up to the liveness chain
3746          */
3747         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
3748                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
3749
3750         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
3751         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3752                 mark_reg_not_init(env, caller->regs, caller_saved[i]);
3753                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3754         }
3755
3756         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
3757         state->curframe++;
3758
3759         /* and go analyze first insn of the callee */
3760         *insn_idx = target_insn;
3761
3762         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
3763                 verbose(env, "caller:\n");
3764                 print_verifier_state(env, caller);
3765                 verbose(env, "callee:\n");
3766                 print_verifier_state(env, callee);
3767         }
3768         return 0;
3769 }
3770
3771 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
3772 {
3773         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
3774         struct bpf_func_state *caller, *callee;
3775         struct bpf_reg_state *r0;
3776         int err;
3777
3778         callee = state->frame[state->curframe];
3779         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
3780         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
3781                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
3782                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
3783                  * since these pointers are valid. Only current stack
3784                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
3785                  * but let's be conservative
3786                  */
3787                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
3788                 return -EINVAL;
3789         }
3790
3791         state->curframe--;
3792         caller = state->frame[state->curframe];
3793         /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
3794         caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
3795
3796         /* Transfer references to the caller */
3797         err = transfer_reference_state(caller, callee);
3798         if (err)
3799                 return err;
3800
3801         *insn_idx = callee->callsite + 1;
3802         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
3803                 verbose(env, "returning from callee:\n");
3804                 print_verifier_state(env, callee);
3805                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
3806                 print_verifier_state(env, caller);
3807         }
3808         /* clear everything in the callee */
3809         free_func_state(callee);
3810         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
3811         return 0;
3812 }
3813
3814 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
3815                                    int func_id,
3816                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
3817 {
3818         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
3819
3820         if (ret_type != RET_INTEGER ||
3821             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
3822              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str))
3823                 return;
3824
3825         ret_reg->smax_value = meta->msize_smax_value;
3826         ret_reg->umax_value = meta->msize_umax_value;
3827         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
3828         __reg_bound_offset(ret_reg);
3829 }
3830
3831 static int
3832 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
3833                 int func_id, int insn_idx)
3834 {
3835         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
3836         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
3837
3838         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
3839             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
3840             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
3841             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3842             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
3843             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
3844             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem)
3845                 return 0;
3846
3847         if (map == NULL) {
3848                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
3849                 return -EINVAL;
3850         }
3851
3852         /* In case of read-only, some additional restrictions
3853          * need to be applied in order to prevent altering the
3854          * state of the map from program side.
3855          */
3856         if ((map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) &&
3857             (func_id == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
3858              func_id == BPF_FUNC_map_update_elem ||
3859              func_id == BPF_FUNC_map_push_elem ||
3860              func_id == BPF_FUNC_map_pop_elem)) {
3861                 verbose(env, "write into map forbidden\n");
3862                 return -EACCES;
3863         }
3864
3865         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_state))
3866                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
3867                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
3868         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_state) != meta->map_ptr)
3869                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
3870                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
3871         return 0;
3872 }
3873
3874 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
3875 {
3876         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
3877         int i;
3878
3879         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
3880                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
3881                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
3882         }
3883         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
3884 }
3885
3886 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
3887 {
3888         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
3889         struct bpf_reg_state *regs;
3890         struct bpf_call_arg_meta meta;
3891         bool changes_data;
3892         int i, err;
3893
3894         /* find function prototype */
3895         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
3896                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
3897                         func_id);
3898                 return -EINVAL;
3899         }
3900
3901         if (env->ops->get_func_proto)
3902                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
3903         if (!fn) {
3904                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
3905                         func_id);
3906                 return -EINVAL;
3907         }
3908
3909         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
3910         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
3911                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
3912                 return -EINVAL;
3913         }
3914
3915         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
3916         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
3917         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
3918                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
3919                         func_id_name(func_id), func_id);
3920                 return -EINVAL;
3921         }
3922
3923         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
3924         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
3925
3926         err = check_func_proto(fn, func_id);
3927         if (err) {
3928                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
3929                         func_id_name(func_id), func_id);
3930                 return err;
3931         }
3932
3933         meta.func_id = func_id;
3934         /* check args */
3935         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
3936         if (err)
3937                 return err;
3938         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
3939         if (err)
3940                 return err;
3941         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
3942         if (err)
3943                 return err;
3944         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
3945         if (err)
3946                 return err;
3947         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
3948         if (err)
3949                 return err;
3950
3951         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
3952         if (err)
3953                 return err;
3954
3955         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
3956          * is inferred from register state.
3957          */
3958         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
3959                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
3960                                        BPF_WRITE, -1, false);
3961                 if (err)
3962                         return err;
3963         }
3964
3965         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
3966                 err = check_reference_leak(env);
3967                 if (err) {
3968                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
3969                         return err;
3970                 }
3971         } else if (is_release_function(func_id)) {
3972                 err = release_reference(env, meta.ref_obj_id);
3973                 if (err) {
3974                         verbose(env, "func %s#%d reference has not been acquired before\n",
3975                                 func_id_name(func_id), func_id);
3976                         return err;
3977                 }
3978         }
3979
3980         regs = cur_regs(env);
3981
3982         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
3983          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
3984          */
3985         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
3986             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
3987                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
3988                 return -EINVAL;
3989         }
3990
3991         /* reset caller saved regs */
3992         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3993                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
3994                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3995         }
3996
3997         /* helper call returns 64-bit value. */
3998         regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
3999
4000         /* update return register (already marked as written above) */
4001         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
4002                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
4003                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
4004         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
4005                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
4006         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
4007                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4008                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
4009                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4010                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
4011                  * can check 'value_size' boundary of memory access
4012                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
4013                  */
4014                 if (meta.map_ptr == NULL) {
4015                         verbose(env,
4016                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
4017                         return -EINVAL;
4018                 }
4019                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
4020                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4021                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
4022                         if (map_value_has_spin_lock(meta.map_ptr))
4023                                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4024                 } else {
4025                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
4026                         regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4027                 }
4028         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
4029                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4030                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
4031                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4032         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
4033                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4034                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL;
4035                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4036         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
4037                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4038                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
4039                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4040         } else {
4041                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
4042                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
4043                 return -EINVAL;
4044         }
4045
4046         if (is_ptr_cast_function(func_id)) {
4047                 /* For release_reference() */
4048                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = meta.ref_obj_id;
4049         } else if (is_acquire_function(func_id)) {
4050                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
4051
4052                 if (id < 0)
4053                         return id;
4054                 /* For mark_ptr_or_null_reg() */
4055                 regs[BPF_REG_0].id = id;
4056                 /* For release_reference() */
4057                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = id;
4058         }
4059
4060         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
4061
4062         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
4063         if (err)
4064                 return err;
4065
4066         if (func_id == BPF_FUNC_get_stack && !env->prog->has_callchain_buf) {
4067                 const char *err_str;
4068
4069 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
4070                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
4071                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
4072 #else
4073                 err = -ENOTSUPP;
4074                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
4075 #endif
4076                 if (err) {
4077                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
4078                         return err;
4079                 }
4080
4081                 env->prog->has_callchain_buf = true;
4082         }
4083
4084         if (changes_data)
4085                 clear_all_pkt_pointers(env);
4086         return 0;
4087 }
4088
4089 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
4090 {
4091         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
4092         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
4093
4094         if (b < 0)
4095                 return res > a;
4096         return res < a;
4097 }
4098
4099 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
4100 {
4101         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
4102         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
4103
4104         if (b < 0)
4105                 return res < a;
4106         return res > a;
4107 }
4108
4109 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
4110                                   const struct bpf_reg_state *reg,
4111                                   enum bpf_reg_type type)
4112 {
4113         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
4114         s64 val = reg->var_off.value;
4115         s64 smin = reg->smin_value;
4116
4117         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
4118                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
4119                         reg_type_str[type], val);
4120                 return false;
4121         }
4122
4123         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4124                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
4125                         reg_type_str[type], reg->off);
4126                 return false;
4127         }
4128
4129         if (smin == S64_MIN) {
4130                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
4131                         reg_type_str[type]);
4132                 return false;
4133         }
4134
4135         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4136                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
4137                         smin, reg_type_str[type]);
4138                 return false;
4139         }
4140
4141         return true;
4142 }
4143
4144 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
4145 {
4146         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
4147 }
4148
4149 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4150                               u32 *ptr_limit, u8 opcode, bool off_is_neg)
4151 {
4152         bool mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
4153                             (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
4154         u32 off;
4155
4156         switch (ptr_reg->type) {
4157         case PTR_TO_STACK:
4158                 /* Indirect variable offset stack access is prohibited in
4159                  * unprivileged mode so it's not handled here.
4160                  */
4161                 off = ptr_reg->off + ptr_reg->var_off.value;
4162                 if (mask_to_left)
4163                         *ptr_limit = MAX_BPF_STACK + off;
4164                 else
4165                         *ptr_limit = -off;
4166                 return 0;
4167         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4168                 if (mask_to_left) {
4169                         *ptr_limit = ptr_reg->umax_value + ptr_reg->off;
4170                 } else {
4171                         off = ptr_reg->smin_value + ptr_reg->off;
4172                         *ptr_limit = ptr_reg->map_ptr->value_size - off;
4173                 }
4174                 return 0;
4175         default:
4176                 return -EINVAL;
4177         }
4178 }
4179
4180 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
4181                                     const struct bpf_insn *insn)
4182 {
4183         return env->allow_ptr_leaks || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
4184 }
4185
4186 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
4187                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
4188 {
4189         /* If we arrived here from different branches with different
4190          * state or limits to sanitize, then this won't work.
4191          */
4192         if (aux->alu_state &&
4193             (aux->alu_state != alu_state ||
4194              aux->alu_limit != alu_limit))
4195                 return -EACCES;
4196
4197         /* Corresponding fixup done in fixup_bpf_calls(). */
4198         aux->alu_state = alu_state;
4199         aux->alu_limit = alu_limit;
4200         return 0;
4201 }
4202
4203 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4204                             struct bpf_insn *insn)
4205 {
4206         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
4207
4208         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4209                 return 0;
4210
4211         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
4212 }
4213
4214 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4215                             struct bpf_insn *insn,
4216                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4217                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
4218                             bool off_is_neg)
4219 {
4220         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4221         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
4222         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
4223         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4224         u32 alu_state, alu_limit;
4225         struct bpf_reg_state tmp;
4226         bool ret;
4227
4228         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4229                 return 0;
4230
4231         /* We already marked aux for masking from non-speculative
4232          * paths, thus we got here in the first place. We only care
4233          * to explore bad access from here.
4234          */
4235         if (vstate->speculative)
4236                 goto do_sim;
4237
4238         alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
4239         alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
4240                      BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
4241
4242         if (retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, opcode, off_is_neg))
4243                 return 0;
4244         if (update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit))
4245                 return -EACCES;
4246 do_sim:
4247         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
4248          * speculative execution from truncation as a result of
4249          * masking when off was not within expected range. If off
4250          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
4251          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
4252          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
4253          * and truncated reg-based in the other in order to explore
4254          * bad access.
4255          */
4256         if (!ptr_is_dst_reg) {
4257                 tmp = *dst_reg;
4258                 *dst_reg = *ptr_reg;
4259         }
4260         ret = push_stack(env, env->insn_idx + 1, env->insn_idx, true);
4261         if (!ptr_is_dst_reg && ret)
4262                 *dst_reg = tmp;
4263         return !ret ? -EFAULT : 0;
4264 }
4265
4266 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
4267  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
4268  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
4269  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
4270  */
4271 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4272                                    struct bpf_insn *insn,
4273                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4274                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
4275 {
4276         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4277         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4278         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
4279         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
4280         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
4281             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
4282         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
4283             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
4284         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
4285         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4286         int ret;
4287
4288         dst_reg = &regs[dst];
4289
4290         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
4291             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
4292                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
4293                  * e.g. dead branches.
4294                  */
4295                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4296                 return 0;
4297         }
4298
4299         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
4300                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
4301                 verbose(env,
4302                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
4303                         dst);
4304                 return -EACCES;
4305         }
4306
4307         switch (ptr_reg->type) {
4308         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
4309                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
4310                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4311                 return -EACCES;
4312         case CONST_PTR_TO_MAP:
4313         case PTR_TO_PACKET_END:
4314         case PTR_TO_SOCKET:
4315         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
4316         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
4317         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
4318         case PTR_TO_TCP_SOCK:
4319         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
4320         case PTR_TO_XDP_SOCK:
4321                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
4322                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4323                 return -EACCES;
4324         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4325                 if (!env->allow_ptr_leaks && !known && (smin_val < 0) != (smax_val < 0)) {
4326                         verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, pointer arithmetic with it prohibited for !root\n",
4327                                 off_reg == dst_reg ? dst : src);
4328                         return -EACCES;
4329                 }
4330                 /* fall-through */
4331         default:
4332                 break;
4333         }
4334
4335         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
4336          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
4337          */
4338         dst_reg->type = ptr_reg->type;
4339         dst_reg->id = ptr_reg->id;
4340
4341         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
4342             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
4343                 return -EINVAL;
4344
4345         switch (opcode) {
4346         case BPF_ADD:
4347                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
4348                 if (ret < 0) {
4349                         verbose(env, "R%d tried to add from different maps or paths\n", dst);
4350                         return ret;
4351                 }
4352                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
4353                  * the s32 'off' field
4354                  */
4355                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
4356                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
4357                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
4358                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
4359                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
4360                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
4361                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
4362                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
4363                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
4364                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4365                         break;
4366                 }
4367                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
4368                  * == 0, since it's a scalar.
4369                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
4370                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
4371                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
4372                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
4373                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
4374                  * from ptr_reg.
4375                  */
4376                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
4377                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
4378                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4379                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4380                 } else {
4381                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
4382                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
4383                 }
4384                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
4385                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
4386                         dst_reg->umin_value = 0;
4387                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4388                 } else {
4389                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
4390                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
4391                 }
4392                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
4393                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
4394                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4395                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
4396                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
4397                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
4398                         dst_reg->raw = 0;
4399                 }
4400                 break;
4401         case BPF_SUB:
4402                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
4403                 if (ret < 0) {
4404                         verbose(env, "R%d tried to sub from different maps or paths\n", dst);
4405                         return ret;
4406                 }
4407                 if (dst_reg == off_reg) {
4408                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
4409                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
4410                                 dst);
4411                         return -EACCES;
4412                 }
4413                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
4414                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
4415                  * be able to deal with it.
4416                  */
4417                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
4418                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
4419                                 dst);
4420                         return -EACCES;
4421                 }
4422                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
4423                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
4424                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
4425                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
4426                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
4427                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
4428                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
4429                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
4430                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
4431                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
4432                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4433                         break;
4434                 }
4435                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
4436                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
4437                  */
4438                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
4439                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
4440                         /* Overflow possible, we know nothing */
4441                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4442                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4443                 } else {
4444                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
4445                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
4446                 }
4447                 if (umin_ptr < umax_val) {
4448                         /* Overflow possible, we know nothing */
4449                         dst_reg->umin_value = 0;
4450                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4451                 } else {
4452                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
4453                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
4454                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
4455                 }
4456                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
4457                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
4458                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4459                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
4460                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
4461                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
4462                         if (smin_val < 0)
4463                                 dst_reg->raw = 0;
4464                 }
4465                 break;
4466         case BPF_AND:
4467         case BPF_OR:
4468         case BPF_XOR:
4469                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
4470                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
4471                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4472                 return -EACCES;
4473         default:
4474                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
4475                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
4476                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4477                 return -EACCES;
4478         }
4479
4480         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
4481                 return -EINVAL;
4482
4483         __update_reg_bounds(dst_reg);
4484         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4485         __reg_bound_offset(dst_reg);
4486
4487         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
4488          * in order to be able to sanitize access later on.
4489          */
4490         if (!env->allow_ptr_leaks) {
4491                 if (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
4492                     check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
4493                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
4494                                 "prohibited for !root\n", dst);
4495                         return -EACCES;
4496                 } else if (dst_reg->type == PTR_TO_STACK &&
4497                            check_stack_access(env, dst_reg, dst_reg->off +
4498                                               dst_reg->var_off.value, 1)) {
4499                         verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
4500                                 "prohibited for !root\n", dst);
4501                         return -EACCES;
4502                 }
4503         }
4504
4505         return 0;
4506 }
4507
4508 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
4509  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
4510  * need extra checks in the 32-bit case.
4511  */
4512 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4513                                       struct bpf_insn *insn,
4514                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
4515                                       struct bpf_reg_state src_reg)
4516 {
4517         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4518         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4519         bool src_known, dst_known;
4520         s64 smin_val, smax_val;
4521         u64 umin_val, umax_val;
4522         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
4523         u32 dst = insn->dst_reg;
4524         int ret;
4525
4526         if (insn_bitness == 32) {
4527                 /* Relevant for 32-bit RSH: Information can propagate towards
4528                  * LSB, so it isn't sufficient to only truncate the output to
4529                  * 32 bits.
4530                  */
4531                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
4532                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
4533         }
4534
4535         smin_val = src_reg.smin_value;
4536         smax_val = src_reg.smax_value;
4537         umin_val = src_reg.umin_value;
4538         umax_val = src_reg.umax_value;
4539         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
4540         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
4541
4542         if ((src_known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
4543             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
4544                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
4545                  * e.g. dead branches.
4546                  */
4547                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4548                 return 0;
4549         }
4550
4551         if (!src_known &&
4552             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
4553                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4554                 return 0;
4555         }
4556
4557         switch (opcode) {
4558         case BPF_ADD:
4559                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
4560                 if (ret < 0) {
4561                         verbose(env, "R%d tried to add from different pointers or scalars\n", dst);
4562                         return ret;
4563                 }
4564                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
4565                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
4566                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4567                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4568                 } else {
4569                         dst_reg->smin_value += smin_val;
4570                         dst_reg->smax_value += smax_val;
4571                 }
4572                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
4573                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
4574                         dst_reg->umin_value = 0;
4575                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4576                 } else {
4577                         dst_reg->umin_value += umin_val;
4578                         dst_reg->umax_value += umax_val;
4579                 }
4580                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4581                 break;
4582         case BPF_SUB:
4583                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
4584                 if (ret < 0) {
4585                         verbose(env, "R%d tried to sub from different pointers or scalars\n", dst);
4586                         return ret;
4587                 }
4588                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
4589                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
4590                         /* Overflow possible, we know nothing */
4591                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4592                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4593                 } else {
4594                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
4595                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
4596                 }
4597                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
4598                         /* Overflow possible, we know nothing */
4599                         dst_reg->umin_value = 0;
4600                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4601                 } else {
4602                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
4603                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
4604                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
4605                 }
4606                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4607                 break;
4608         case BPF_MUL:
4609                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4610                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
4611                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
4612                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4613                         __update_reg_bounds(dst_reg);
4614                         break;
4615                 }
4616                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
4617                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
4618                  */
4619                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
4620                         /* Potential overflow, we know nothing */
4621                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4622                         /* (except what we can learn from the var_off) */
4623                         __update_reg_bounds(dst_reg);
4624                         break;
4625                 }
4626                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
4627                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
4628                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
4629                         /* Overflow possible, we know nothing */
4630                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4631                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4632                 } else {
4633                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4634                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4635                 }
4636                 break;
4637         case BPF_AND:
4638                 if (src_known && dst_known) {
4639                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
4640                                                   src_reg.var_off.value);
4641                         break;
4642                 }
4643                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
4644                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
4645                  */
4646                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4647                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
4648                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
4649                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4650                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
4651                          * ain't nobody got time for that.
4652                          */
4653                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4654                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4655                 } else {
4656                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
4657                          * cast result into s64.
4658                          */
4659                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4660                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4661                 }
4662                 /* We may learn something more from the var_off */
4663                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4664                 break;
4665         case BPF_OR:
4666                 if (src_known && dst_known) {
4667                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
4668                                                   src_reg.var_off.value);
4669                         break;
4670                 }
4671                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
4672                  * maximum of the operands' minima
4673                  */
4674                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4675                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
4676                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
4677                                       dst_reg->var_off.mask;
4678                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4679                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
4680                          * ain't nobody got time for that.
4681                          */
4682                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4683                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4684                 } else {
4685                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
4686                          * cast result into s64.
4687                          */
4688                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4689                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4690                 }
4691                 /* We may learn something more from the var_off */
4692                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4693                 break;
4694         case BPF_LSH:
4695                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4696                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4697                          * This includes shifts by a negative number.
4698                          */
4699                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4700                         break;
4701                 }
4702                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
4703                  * up from var_off)
4704                  */
4705                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4706                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4707                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
4708                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
4709                         dst_reg->umin_value = 0;
4710                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4711                 } else {
4712                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
4713                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
4714                 }
4715                 dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
4716                 /* We may learn something more from the var_off */
4717                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4718                 break;
4719         case BPF_RSH:
4720                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4721                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4722                          * This includes shifts by a negative number.
4723                          */
4724                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4725                         break;
4726                 }
4727                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
4728                  * be negative, then either:
4729                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
4730                  *    unknown, so we lose our signed bounds
4731                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
4732                  *    signed bounds
4733                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
4734                  *    about the result
4735                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
4736                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
4737                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
4738                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
4739                  * var_off of the result.
4740                  */
4741                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4742                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4743                 dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
4744                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
4745                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
4746                 /* We may learn something more from the var_off */
4747                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4748                 break;
4749         case BPF_ARSH:
4750                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4751                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4752                          * This includes shifts by a negative number.
4753                          */
4754                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4755                         break;
4756                 }
4757
4758                 /* Upon reaching here, src_known is true and
4759                  * umax_val is equal to umin_val.
4760                  */
4761                 dst_reg->smin_value >>= umin_val;
4762                 dst_reg->smax_value >>= umin_val;
4763                 dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val);
4764
4765                 /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
4766                  * dst_reg var_off to refine the result.
4767                  */
4768                 dst_reg->umin_value = 0;
4769                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4770                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4771                 break;
4772         default:
4773                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4774                 break;
4775         }
4776
4777         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
4778                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
4779                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
4780         }
4781
4782         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4783         __reg_bound_offset(dst_reg);
4784         return 0;
4785 }
4786
4787 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
4788  * and var_off.
4789  */
4790 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4791                                    struct bpf_insn *insn)
4792 {
4793         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4794         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4795         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
4796         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
4797         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4798         int err;
4799
4800         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
4801         src_reg = NULL;
4802         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
4803                 ptr_reg = dst_reg;
4804         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4805                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
4806                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
4807                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
4808                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
4809                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
4810                                  * pointer subtraction
4811                                  */
4812                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
4813                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4814                                         return 0;
4815                                 }
4816                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
4817                                         insn->dst_reg,
4818                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4819                                 return -EACCES;
4820                         } else {
4821                                 /* scalar += pointer
4822                                  * This is legal, but we have to reverse our
4823                                  * src/dest handling in computing the range
4824                                  */
4825                                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
4826                                 if (err)
4827                                         return err;
4828                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
4829                                                                src_reg, dst_reg);
4830                         }
4831                 } else if (ptr_reg) {
4832                         /* pointer += scalar */
4833                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
4834                         if (err)
4835                                 return err;
4836                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
4837                                                        dst_reg, src_reg);
4838                 }
4839         } else {
4840                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
4841                  * need to be able to read from this state.
4842                  */
4843                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
4844                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
4845                 src_reg = &off_reg;
4846                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
4847                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
4848                                                        ptr_reg, src_reg);
4849         }
4850
4851         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
4852         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
4853                 print_verifier_state(env, state);
4854                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
4855                 return -EINVAL;
4856         }
4857         if (WARN_ON(!src_reg)) {
4858                 print_verifier_state(env, state);
4859                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
4860                 return -EINVAL;
4861         }
4862         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
4863 }
4864
4865 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
4866 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
4867 {
4868         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4869         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4870         int err;
4871
4872         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
4873                 if (opcode == BPF_NEG) {
4874                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
4875                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
4876                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
4877                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
4878                                 return -EINVAL;
4879                         }
4880                 } else {
4881                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
4882                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
4883                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
4884                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
4885                                 return -EINVAL;
4886                         }
4887                 }
4888
4889                 /* check src operand */
4890                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4891                 if (err)
4892                         return err;
4893
4894                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
4895                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
4896                                 insn->dst_reg);
4897                         return -EACCES;
4898                 }
4899
4900                 /* check dest operand */
4901                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
4902                 if (err)
4903                         return err;
4904
4905         } else if (opcode == BPF_MOV) {
4906
4907                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4908                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
4909                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
4910                                 return -EINVAL;
4911                         }
4912
4913                         /* check src operand */
4914                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4915                         if (err)
4916                                 return err;
4917                 } else {
4918                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
4919                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
4920                                 return -EINVAL;
4921                         }
4922                 }
4923
4924                 /* check dest operand, mark as required later */
4925                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
4926                 if (err)
4927                         return err;
4928
4929                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4930                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
4931                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
4932
4933                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
4934                                 /* case: R1 = R2
4935                                  * copy register state to dest reg
4936                                  */
4937                                 *dst_reg = *src_reg;
4938                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
4939                                 dst_reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4940                         } else {
4941                                 /* R1 = (u32) R2 */
4942                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
4943                                         verbose(env,
4944                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
4945                                                 insn->src_reg);
4946                                         return -EACCES;
4947                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
4948                                         *dst_reg = *src_reg;
4949                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
4950                                         dst_reg->subreg_def = env->insn_idx + 1;
4951                                 } else {
4952                                         mark_reg_unknown(env, regs,
4953                                                          insn->dst_reg);
4954                                 }
4955                                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
4956                         }
4957                 } else {
4958                         /* case: R = imm
4959                          * remember the value we stored into this reg
4960                          */
4961                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
4962                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4963                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
4964                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
4965                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
4966                                                  insn->imm);
4967                         } else {
4968                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
4969                                                  (u32)insn->imm);
4970                         }
4971                 }
4972
4973         } else if (opcode > BPF_END) {
4974                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
4975                 return -EINVAL;
4976
4977         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
4978
4979                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4980                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
4981                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
4982                                 return -EINVAL;
4983                         }
4984                         /* check src1 operand */
4985                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4986                         if (err)
4987                                 return err;
4988                 } else {
4989                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
4990                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
4991                                 return -EINVAL;
4992                         }
4993                 }
4994
4995                 /* check src2 operand */
4996                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4997                 if (err)
4998                         return err;
4999
5000                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
5001                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
5002                         verbose(env, "div by zero\n");
5003                         return -EINVAL;
5004                 }
5005
5006                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
5007                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
5008                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
5009
5010                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
5011                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
5012                                 return -EINVAL;
5013                         }
5014                 }
5015
5016                 /* check dest operand */
5017                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
5018                 if (err)
5019                         return err;
5020
5021                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
5022         }
5023
5024         return 0;
5025 }
5026
5027 static void __find_good_pkt_pointers(struct bpf_func_state *state,
5028                                      struct bpf_reg_state *dst_reg,
5029                                      enum bpf_reg_type type, u16 new_range)
5030 {
5031         struct bpf_reg_state *reg;
5032         int i;
5033
5034         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
5035                 reg = &state->regs[i];
5036                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
5037                         /* keep the maximum range already checked */
5038                         reg->range = max(reg->range, new_range);
5039         }
5040
5041         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5042                 if (!reg)
5043                         continue;
5044                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
5045                         reg->range = max(reg->range, new_range);
5046         }
5047 }
5048
5049 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
5050                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
5051                                    enum bpf_reg_type type,
5052                                    bool range_right_open)
5053 {
5054         u16 new_range;
5055         int i;
5056
5057         if (dst_reg->off < 0 ||
5058             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
5059                 /* This doesn't give us any range */
5060                 return;
5061
5062         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
5063             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
5064                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
5065                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
5066                  */
5067                 return;
5068
5069         new_range = dst_reg->off;
5070         if (range_right_open)
5071                 new_range--;
5072
5073         /* Examples for register markings:
5074          *
5075          * pkt_data in dst register:
5076          *
5077          *   r2 = r3;
5078          *   r2 += 8;
5079          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
5080          *   <access okay>
5081          *
5082          *   r2 = r3;
5083          *   r2 += 8;
5084          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
5085          *   <handle exception>
5086          *
5087          *   Where:
5088          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
5089          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
5090          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
5091          *
5092          * pkt_data in src register:
5093          *
5094          *   r2 = r3;
5095          *   r2 += 8;
5096          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
5097          *   <handle exception>
5098          *
5099          *   r2 = r3;
5100          *   r2 += 8;
5101          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
5102          *   <access okay>
5103          *
5104          *   Where:
5105          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
5106          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
5107          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
5108          *
5109          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
5110          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
5111          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
5112          * the check.
5113          */
5114
5115         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
5116          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
5117          * the range won't allow anything.
5118          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
5119          */
5120         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5121                 __find_good_pkt_pointers(vstate->frame[i], dst_reg, type,
5122                                          new_range);
5123 }
5124
5125 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
5126  * and return:
5127  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
5128  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
5129  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value range [0,10]
5130  */
5131 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode,
5132                            bool is_jmp32)
5133 {
5134         struct bpf_reg_state reg_lo;
5135         s64 sval;
5136
5137         if (__is_pointer_value(false, reg))
5138                 return -1;
5139
5140         if (is_jmp32) {
5141                 reg_lo = *reg;
5142                 reg = &reg_lo;
5143                 /* For JMP32, only low 32 bits are compared, coerce_reg_to_size
5144                  * could truncate high bits and update umin/umax according to
5145                  * information of low bits.
5146                  */
5147                 coerce_reg_to_size(reg, 4);
5148                 /* smin/smax need special handling. For example, after coerce,
5149                  * if smin_value is 0x00000000ffffffffLL, the value is -1 when
5150                  * used as operand to JMP32. It is a negative number from s32's
5151                  * point of view, while it is a positive number when seen as
5152                  * s64. The smin/smax are kept as s64, therefore, when used with
5153                  * JMP32, they need to be transformed into s32, then sign
5154                  * extended back to s64.
5155                  *
5156                  * Also, smin/smax were copied from umin/umax. If umin/umax has
5157                  * different sign bit, then min/max relationship doesn't
5158                  * maintain after casting into s32, for this case, set smin/smax
5159                  * to safest range.
5160                  */
5161                 if ((reg->umax_value ^ reg->umin_value) &
5162                     (1ULL << 31)) {
5163                         reg->smin_value = S32_MIN;
5164                         reg->smax_value = S32_MAX;
5165                 }
5166                 reg->smin_value = (s64)(s32)reg->smin_value;
5167                 reg->smax_value = (s64)(s32)reg->smax_value;
5168
5169                 val = (u32)val;
5170                 sval = (s64)(s32)val;
5171         } else {
5172                 sval = (s64)val;
5173         }
5174
5175         switch (opcode) {
5176         case BPF_JEQ:
5177                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
5178                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
5179                 break;
5180         case BPF_JNE:
5181                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
5182                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
5183                 break;
5184         case BPF_JSET:
5185                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
5186                         return 1;
5187                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
5188                         return 0;
5189                 break;
5190         case BPF_JGT:
5191                 if (reg->umin_value > val)
5192                         return 1;
5193                 else if (reg->umax_value <= val)
5194                         return 0;
5195                 break;
5196         case BPF_JSGT:
5197                 if (reg->smin_value > sval)
5198                         return 1;
5199                 else if (reg->smax_value < sval)
5200                         return 0;
5201                 break;
5202         case BPF_JLT:
5203                 if (reg->umax_value < val)
5204                         return 1;
5205                 else if (reg->umin_value >= val)
5206                         return 0;
5207                 break;
5208         case BPF_JSLT:
5209                 if (reg->smax_value < sval)
5210                         return 1;
5211                 else if (reg->smin_value >= sval)
5212                         return 0;
5213                 break;
5214         case BPF_JGE:
5215                 if (reg->umin_value >= val)
5216                         return 1;
5217                 else if (reg->umax_value < val)
5218                         return 0;
5219                 break;
5220         case BPF_JSGE:
5221                 if (reg->smin_value >= sval)
5222                         return 1;
5223                 else if (reg->smax_value < sval)
5224                         return 0;
5225                 break;
5226         case BPF_JLE:
5227                 if (reg->umax_value <= val)
5228                         return 1;
5229                 else if (reg->umin_value > val)
5230                         return 0;
5231                 break;
5232         case BPF_JSLE:
5233                 if (reg->smax_value <= sval)
5234                         return 1;
5235                 else if (reg->smin_value > sval)
5236                         return 0;
5237                 break;
5238         }
5239
5240         return -1;
5241 }
5242
5243 /* Generate min value of the high 32-bit from TNUM info. */
5244 static u64 gen_hi_min(struct tnum var)
5245 {
5246         return var.value & ~0xffffffffULL;
5247 }
5248
5249 /* Generate max value of the high 32-bit from TNUM info. */
5250 static u64 gen_hi_max(struct tnum var)
5251 {
5252         return (var.value | var.mask) & ~0xffffffffULL;
5253 }
5254
5255 /* Return true if VAL is compared with a s64 sign extended from s32, and they
5256  * are with the same signedness.
5257  */
5258 static bool cmp_val_with_extended_s64(s64 sval, struct bpf_reg_state *reg)
5259 {
5260         return ((s32)sval >= 0 &&
5261                 reg->smin_value >= 0 && reg->smax_value <= S32_MAX) ||
5262                ((s32)sval < 0 &&
5263                 reg->smax_value <= 0 && reg->smin_value >= S32_MIN);
5264 }
5265
5266 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
5267  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
5268  * simply doing a BPF_K check.
5269  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
5270  */
5271 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
5272                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
5273                             u8 opcode, bool is_jmp32)
5274 {
5275         s64 sval;
5276
5277         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
5278          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
5279          * the same object, but we don't bother with that.
5280          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
5281          * only need to check one of them for pointerness.
5282          */
5283         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
5284                 return;
5285
5286         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
5287         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
5288
5289         switch (opcode) {
5290         case BPF_JEQ:
5291         case BPF_JNE:
5292         {
5293                 struct bpf_reg_state *reg =
5294                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
5295
5296                 /* For BPF_JEQ, if this is false we know nothing Jon Snow, but
5297                  * if it is true we know the value for sure. Likewise for
5298                  * BPF_JNE.
5299                  */
5300                 if (is_jmp32) {
5301                         u64 old_v = reg->var_off.value;
5302                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
5303
5304                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
5305                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
5306                 } else {
5307                         __mark_reg_known(reg, val);
5308                 }
5309                 break;
5310         }
5311         case BPF_JSET:
5312                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
5313                                               tnum_const(~val));
5314                 if (is_power_of_2(val))
5315                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
5316                                                     tnum_const(val));
5317                 break;
5318         case BPF_JGE:
5319         case BPF_JGT:
5320         {
5321                 u64 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val    : val - 1;
5322                 u64 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val + 1 : val;
5323
5324                 if (is_jmp32) {
5325                         false_umax += gen_hi_max(false_reg->var_off);
5326                         true_umin += gen_hi_min(true_reg->var_off);
5327                 }
5328                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
5329                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
5330                 break;
5331         }
5332         case BPF_JSGE:
5333         case BPF_JSGT:
5334         {
5335                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval - 1;
5336                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval + 1 : sval;
5337
5338                 /* If the full s64 was not sign-extended from s32 then don't
5339                  * deduct further info.
5340                  */
5341                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5342                         break;
5343                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
5344                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
5345                 break;
5346         }
5347         case BPF_JLE:
5348         case BPF_JLT:
5349         {
5350                 u64 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val    : val + 1;
5351                 u64 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val - 1 : val;
5352
5353                 if (is_jmp32) {
5354                         false_umin += gen_hi_min(false_reg->var_off);
5355                         true_umax += gen_hi_max(true_reg->var_off);
5356                 }
5357                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
5358                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
5359                 break;
5360         }
5361         case BPF_JSLE:
5362         case BPF_JSLT:
5363         {
5364                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval + 1;
5365                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval - 1 : sval;
5366
5367                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5368                         break;
5369                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
5370                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
5371                 break;
5372         }
5373         default:
5374                 break;
5375         }
5376
5377         __reg_deduce_bounds(false_reg);
5378         __reg_deduce_bounds(true_reg);
5379         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5380         __reg_bound_offset(false_reg);
5381         __reg_bound_offset(true_reg);
5382         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5383          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5384          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5385          */
5386         __update_reg_bounds(false_reg);
5387         __update_reg_bounds(true_reg);
5388 }
5389
5390 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
5391  * the variable reg.
5392  */
5393 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
5394                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
5395                                 u8 opcode, bool is_jmp32)
5396 {
5397         s64 sval;
5398
5399         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
5400                 return;
5401
5402         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
5403         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
5404
5405         switch (opcode) {
5406         case BPF_JEQ:
5407         case BPF_JNE:
5408         {
5409                 struct bpf_reg_state *reg =
5410                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
5411
5412                 if (is_jmp32) {
5413                         u64 old_v = reg->var_off.value;
5414                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
5415
5416                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
5417                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
5418                 } else {
5419                         __mark_reg_known(reg, val);
5420                 }
5421                 break;
5422         }
5423         case BPF_JSET:
5424                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
5425                                               tnum_const(~val));
5426                 if (is_power_of_2(val))
5427                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
5428                                                     tnum_const(val));
5429                 break;
5430         case BPF_JGE:
5431         case BPF_JGT:
5432         {
5433                 u64 false_umin = opcode == BPF_JGT ? val    : val + 1;
5434                 u64 true_umax = opcode == BPF_JGT ? val - 1 : val;
5435
5436                 if (is_jmp32) {
5437                         false_umin += gen_hi_min(false_reg->var_off);
5438                         true_umax += gen_hi_max(true_reg->var_off);
5439                 }
5440                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
5441                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
5442                 break;
5443         }
5444         case BPF_JSGE:
5445         case BPF_JSGT:
5446         {
5447                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval + 1;
5448                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval - 1 : sval;
5449
5450                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5451                         break;
5452                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
5453                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
5454                 break;
5455         }
5456         case BPF_JLE:
5457         case BPF_JLT:
5458         {
5459                 u64 false_umax = opcode == BPF_JLT ? val    : val - 1;
5460                 u64 true_umin = opcode == BPF_JLT ? val + 1 : val;
5461
5462                 if (is_jmp32) {
5463                         false_umax += gen_hi_max(false_reg->var_off);
5464                         true_umin += gen_hi_min(true_reg->var_off);
5465                 }
5466                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
5467                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
5468                 break;
5469         }
5470         case BPF_JSLE:
5471         case BPF_JSLT:
5472         {
5473                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval - 1;
5474                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval + 1 : sval;
5475
5476                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5477                         break;
5478                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
5479                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
5480                 break;
5481         }
5482         default:
5483                 break;
5484         }
5485
5486         __reg_deduce_bounds(false_reg);
5487         __reg_deduce_bounds(true_reg);
5488         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5489         __reg_bound_offset(false_reg);
5490         __reg_bound_offset(true_reg);
5491         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5492          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5493          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5494          */
5495         __update_reg_bounds(false_reg);
5496         __update_reg_bounds(true_reg);
5497 }
5498
5499 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
5500 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
5501                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
5502 {
5503         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
5504                                                         dst_reg->umin_value);
5505         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
5506                                                         dst_reg->umax_value);
5507         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
5508                                                         dst_reg->smin_value);
5509         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
5510                                                         dst_reg->smax_value);
5511         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
5512                                                              dst_reg->var_off);
5513         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
5514         __update_reg_bounds(src_reg);
5515         __update_reg_bounds(dst_reg);
5516         /* We might have learned something about the sign bit. */
5517         __reg_deduce_bounds(src_reg);
5518         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
5519         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5520         __reg_bound_offset(src_reg);
5521         __reg_bound_offset(dst_reg);
5522         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5523          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5524          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5525          */
5526         __update_reg_bounds(src_reg);
5527         __update_reg_bounds(dst_reg);
5528 }
5529
5530 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
5531                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
5532                                 struct bpf_reg_state *false_src,
5533                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
5534                                 u8 opcode)
5535 {
5536         switch (opcode) {
5537         case BPF_JEQ:
5538                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
5539                 break;
5540         case BPF_JNE:
5541                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
5542                 break;
5543         }
5544 }
5545
5546 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
5547                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
5548                                  bool is_null)
5549 {
5550         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id) {
5551                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
5552                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
5553                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
5554                  */
5555                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
5556                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
5557                                  reg->off)) {
5558                         __mark_reg_known_zero(reg);
5559                         reg->off = 0;
5560                 }
5561                 if (is_null) {
5562                         reg->type = SCALAR_VALUE;
5563                 } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
5564                         if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
5565                                 reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
5566                                 reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
5567                         } else if (reg->map_ptr->map_type ==
5568                                    BPF_MAP_TYPE_XSKMAP) {
5569                                 reg->type = PTR_TO_XDP_SOCK;
5570                         } else {
5571                                 reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5572                         }
5573                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
5574                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
5575                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
5576                         reg->type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
5577                 } else if (reg->type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
5578                         reg->type = PTR_TO_TCP_SOCK;
5579                 }
5580                 if (is_null) {
5581                         /* We don't need id and ref_obj_id from this point
5582                          * onwards anymore, thus we should better reset it,
5583                          * so that state pruning has chances to take effect.
5584                          */
5585                         reg->id = 0;
5586                         reg->ref_obj_id = 0;
5587                 } else if (!reg_may_point_to_spin_lock(reg)) {
5588                         /* For not-NULL ptr, reg->ref_obj_id will be reset
5589                          * in release_reg_references().
5590                          *
5591                          * reg->id is still used by spin_lock ptr. Other
5592                          * than spin_lock ptr type, reg->id can be reset.
5593                          */
5594                         reg->id = 0;
5595                 }
5596         }
5597 }
5598
5599 static void __mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_func_state *state, u32 id,
5600                                     bool is_null)
5601 {
5602         struct bpf_reg_state *reg;
5603         int i;
5604
5605         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5606                 mark_ptr_or_null_reg(state, &state->regs[i], id, is_null);
5607
5608         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5609                 if (!reg)
5610                         continue;
5611                 mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
5612         }
5613 }
5614
5615 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
5616  * be folded together at some point.
5617  */
5618 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
5619                                   bool is_null)
5620 {
5621         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5622         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
5623         u32 ref_obj_id = regs[regno].ref_obj_id;
5624         u32 id = regs[regno].id;
5625         int i;
5626
5627         if (ref_obj_id && ref_obj_id == id && is_null)
5628                 /* regs[regno] is in the " == NULL" branch.
5629                  * No one could have freed the reference state before
5630                  * doing the NULL check.
5631                  */
5632                 WARN_ON_ONCE(release_reference_state(state, id));
5633
5634         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5635                 __mark_ptr_or_null_regs(vstate->frame[i], id, is_null);
5636 }
5637
5638 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
5639                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
5640                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
5641                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
5642                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
5643 {
5644         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
5645                 return false;
5646
5647         /* Pointers are always 64-bit. */
5648         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32)
5649                 return false;
5650
5651         switch (BPF_OP(insn->code)) {
5652         case BPF_JGT:
5653                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5654                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5655                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5656                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5657                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
5658                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
5659                                                dst_reg->type, false);
5660                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5661                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5662                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5663                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5664                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
5665                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
5666                                                src_reg->type, true);
5667                 } else {
5668                         return false;
5669                 }
5670                 break;
5671         case BPF_JLT:
5672                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5673                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5674                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5675                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5676                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
5677                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
5678                                                dst_reg->type, true);
5679                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5680                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5681                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5682                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5683                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
5684                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
5685                                                src_reg->type, false);
5686                 } else {
5687                         return false;
5688                 }
5689                 break;
5690         case BPF_JGE:
5691                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5692                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5693                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5694                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5695                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
5696                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
5697                                                dst_reg->type, true);
5698                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5699                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5700                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5701                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5702                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
5703                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
5704                                                src_reg->type, false);
5705                 } else {
5706                         return false;
5707                 }
5708                 break;
5709         case BPF_JLE:
5710                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5711                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5712                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5713                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5714                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
5715                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
5716                                                dst_reg->type, false);
5717                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5718                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5719                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5720                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5721                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
5722                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
5723                                                src_reg->type, true);
5724                 } else {
5725                         return false;
5726                 }
5727                 break;
5728         default:
5729                 return false;
5730         }
5731
5732         return true;
5733 }
5734
5735 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
5736                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
5737 {
5738         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
5739         struct bpf_verifier_state *other_branch;
5740         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
5741         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs, *src_reg = NULL;
5742         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5743         bool is_jmp32;
5744         int pred = -1;
5745         int err;
5746
5747         /* Only conditional jumps are expected to reach here. */
5748         if (opcode == BPF_JA || opcode > BPF_JSLE) {
5749                 verbose(env, "invalid BPF_JMP/JMP32 opcode %x\n", opcode);
5750                 return -EINVAL;
5751         }
5752
5753         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5754                 if (insn->imm != 0) {
5755                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
5756                         return -EINVAL;
5757                 }
5758
5759                 /* check src1 operand */
5760                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5761                 if (err)
5762                         return err;
5763
5764                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
5765                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
5766                                 insn->src_reg);
5767                         return -EACCES;
5768                 }
5769                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
5770         } else {
5771                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
5772                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
5773                         return -EINVAL;
5774                 }
5775         }
5776
5777         /* check src2 operand */
5778         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5779         if (err)
5780                 return err;
5781
5782         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
5783         is_jmp32 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32;
5784
5785         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K)
5786                 pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm,
5787                                        opcode, is_jmp32);
5788         else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
5789                  tnum_is_const(src_reg->var_off))
5790                 pred = is_branch_taken(dst_reg, src_reg->var_off.value,
5791                                        opcode, is_jmp32);
5792         if (pred >= 0) {
5793                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
5794                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && !err)
5795                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
5796                 if (err)
5797                         return err;
5798         }
5799         if (pred == 1) {
5800                 /* only follow the goto, ignore fall-through */
5801                 *insn_idx += insn->off;
5802                 return 0;
5803         } else if (pred == 0) {
5804                 /* only follow fall-through branch, since
5805                  * that's where the program will go
5806                  */
5807                 return 0;
5808         }
5809
5810         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
5811                                   false);
5812         if (!other_branch)
5813                 return -EFAULT;
5814         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
5815
5816         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
5817          * our min/max values for our dst register.
5818          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
5819          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
5820          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
5821          * comparable.
5822          */
5823         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5824                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
5825                 struct bpf_reg_state lo_reg0 = *dst_reg;
5826                 struct bpf_reg_state lo_reg1 = *src_reg;
5827                 struct bpf_reg_state *src_lo, *dst_lo;
5828
5829                 dst_lo = &lo_reg0;
5830                 src_lo = &lo_reg1;
5831                 coerce_reg_to_size(dst_lo, 4);
5832                 coerce_reg_to_size(src_lo, 4);
5833
5834                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
5835                     src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5836                         if (tnum_is_const(src_reg->var_off) ||
5837                             (is_jmp32 && tnum_is_const(src_lo->var_off)))
5838                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
5839                                                 dst_reg,
5840                                                 is_jmp32
5841                                                 ? src_lo->var_off.value
5842                                                 : src_reg->var_off.value,
5843                                                 opcode, is_jmp32);
5844                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off) ||
5845                                  (is_jmp32 && tnum_is_const(dst_lo->var_off)))
5846                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
5847                                                     src_reg,
5848                                                     is_jmp32
5849                                                     ? dst_lo->var_off.value
5850                                                     : dst_reg->var_off.value,
5851                                                     opcode, is_jmp32);
5852                         else if (!is_jmp32 &&
5853                                  (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE))
5854                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
5855                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
5856                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
5857                                                     src_reg, dst_reg, opcode);
5858                 }
5859         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5860                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
5861                                         dst_reg, insn->imm, opcode, is_jmp32);
5862         }
5863
5864         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem().
5865          * NOTE: these optimizations below are related with pointer comparison
5866          *       which will never be JMP32.
5867          */
5868         if (!is_jmp32 && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
5869             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
5870             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
5871                 /* Mark all identical registers in each branch as either
5872                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
5873                  */
5874                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
5875                                       opcode == BPF_JNE);
5876                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
5877                                       opcode == BPF_JEQ);
5878         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
5879                                            this_branch, other_branch) &&
5880                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
5881                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
5882                         insn->dst_reg);
5883                 return -EACCES;
5884         }
5885         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
5886                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
5887         return 0;
5888 }
5889
5890 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
5891 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
5892 {
5893         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
5894         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
5895         struct bpf_map *map;
5896         int err;
5897
5898         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
5899                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
5900                 return -EINVAL;
5901         }
5902         if (insn->off != 0) {
5903                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
5904                 return -EINVAL;
5905         }
5906
5907         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
5908         if (err)
5909                 return err;
5910
5911         if (insn->src_reg == 0) {
5912                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
5913
5914                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
5915                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
5916                 return 0;
5917         }
5918
5919         map = env->used_maps[aux->map_index];
5920         mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
5921         regs[insn->dst_reg].map_ptr = map;
5922
5923         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) {
5924                 regs[insn->dst_reg].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5925                 regs[insn->dst_reg].off = aux->map_off;
5926                 if (map_value_has_spin_lock(map))
5927                         regs[insn->dst_reg].id = ++env->id_gen;
5928         } else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
5929                 regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
5930         } else {
5931                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
5932                 return -EINVAL;
5933         }
5934
5935         return 0;
5936 }
5937
5938 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
5939 {
5940         switch (type) {
5941         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
5942         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
5943         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
5944                 return true;
5945         default:
5946                 return false;
5947         }
5948 }
5949
5950 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
5951  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
5952  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
5953  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
5954  *
5955  * Implicit input:
5956  *   ctx == skb == R6 == CTX
5957  *
5958  * Explicit input:
5959  *   SRC == any register
5960  *   IMM == 32-bit immediate
5961  *
5962  * Output:
5963  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
5964  */
5965 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
5966 {
5967         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
5968         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
5969         int i, err;
5970
5971         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
5972                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
5973                 return -EINVAL;
5974         }
5975
5976         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
5977                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
5978                 return -EINVAL;
5979         }
5980
5981         if (env->subprog_cnt > 1) {
5982                 /* when program has LD_ABS insn JITs and interpreter assume
5983                  * that r1 == ctx == skb which is not the case for callees
5984                  * that can have arbitrary arguments. It's problematic
5985                  * for main prog as well since JITs would need to analyze
5986                  * all functions in order to make proper register save/restore
5987                  * decisions in the main prog. Hence disallow LD_ABS with calls
5988                  */
5989                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions cannot be mixed with bpf-to-bpf calls\n");
5990                 return -EINVAL;
5991         }
5992
5993         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
5994             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
5995             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
5996                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
5997                 return -EINVAL;
5998         }
5999
6000         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
6001         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
6002         if (err)
6003                 return err;
6004
6005         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
6006          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
6007          * reference leak.
6008          */
6009         err = check_reference_leak(env);
6010         if (err) {
6011                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
6012                 return err;
6013         }
6014
6015         if (env->cur_state->active_spin_lock) {
6016                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be used inside bpf_spin_lock-ed region\n");
6017                 return -EINVAL;
6018         }
6019
6020         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
6021                 verbose(env,
6022                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
6023                 return -EINVAL;
6024         }
6025
6026         if (mode == BPF_IND) {
6027                 /* check explicit source operand */
6028                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6029                 if (err)
6030                         return err;
6031         }
6032
6033         /* reset caller saved regs to unreadable */
6034         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
6035                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6036                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
6037         }
6038
6039         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
6040          * the value fetched from the packet.
6041          * Already marked as written above.
6042          */
6043         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6044         /* ld_abs load up to 32-bit skb data. */
6045         regs[BPF_REG_0].subreg_def = env->insn_idx + 1;
6046         return 0;
6047 }
6048
6049 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
6050 {
6051         struct tnum enforce_attach_type_range = tnum_unknown;
6052         struct bpf_reg_state *reg;
6053         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
6054
6055         switch (env->prog->type) {
6056         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
6057                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP4_RECVMSG ||
6058                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP6_RECVMSG)
6059                         range = tnum_range(1, 1);
6060         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
6061                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET_EGRESS) {
6062                         range = tnum_range(0, 3);
6063                         enforce_attach_type_range = tnum_range(2, 3);
6064                 }
6065         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
6066         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
6067         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
6068         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SYSCTL:
6069                 break;
6070         default:
6071                 return 0;
6072         }
6073
6074         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
6075         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
6076                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
6077                         reg_type_str[reg->type]);
6078                 return -EINVAL;
6079         }
6080
6081         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
6082                 char tn_buf[48];
6083
6084                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
6085                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
6086                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
6087                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
6088                 } else {
6089                         verbose(env, "has unknown scalar value");
6090                 }
6091                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), range);
6092                 verbose(env, " should have been in %s\n", tn_buf);
6093                 return -EINVAL;
6094         }
6095
6096         if (!tnum_is_unknown(enforce_attach_type_range) &&
6097             tnum_in(enforce_attach_type_range, reg->var_off))
6098                 env->prog->enforce_expected_attach_type = 1;
6099         return 0;
6100 }
6101
6102 /* non-recursive DFS pseudo code
6103  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
6104  * 2      label v as discovered
6105  * 3      let S be a stack
6106  * 4      S.push(v)
6107  * 5      while S is not empty
6108  * 6            t <- S.pop()
6109  * 7            if t is what we're looking for:
6110  * 8                return t
6111  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
6112  * 10               if edge e is already labelled
6113  * 11                   continue with the next edge
6114  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
6115  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
6116  * 14                   label e as tree-edge
6117  * 15                   label w as discovered
6118  * 16                   S.push(w)
6119  * 17                   continue at 5
6120  * 18               else if vertex w is discovered
6121  * 19                   label e as back-edge
6122  * 20               else
6123  * 21                   // vertex w is explored
6124  * 22                   label e as forward- or cross-edge
6125  * 23           label t as explored
6126  * 24           S.pop()
6127  *
6128  * convention:
6129  * 0x10 - discovered
6130  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
6131  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
6132  * 0x20 - explored
6133  */
6134
6135 enum {
6136         DISCOVERED = 0x10,
6137         EXPLORED = 0x20,
6138         FALLTHROUGH = 1,
6139         BRANCH = 2,
6140 };
6141
6142 static u32 state_htab_size(struct bpf_verifier_env *env)
6143 {
6144         return env->prog->len;
6145 }
6146
6147 static struct bpf_verifier_state_list **explored_state(
6148                                         struct bpf_verifier_env *env,
6149                                         int idx)
6150 {
6151         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
6152         struct bpf_func_state *state = cur->frame[cur->curframe];
6153
6154         return &env->explored_states[(idx ^ state->callsite) % state_htab_size(env)];
6155 }
6156
6157 static void init_explored_state(struct bpf_verifier_env *env, int idx)
6158 {
6159         env->insn_aux_data[idx].prune_point = true;
6160 }
6161
6162 /* t, w, e - match pseudo-code above:
6163  * t - index of current instruction
6164  * w - next instruction
6165  * e - edge
6166  */
6167 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env,
6168                      bool loop_ok)
6169 {
6170         int *insn_stack = env->cfg.insn_stack;
6171         int *insn_state = env->cfg.insn_state;
6172
6173         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
6174                 return 0;
6175
6176         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
6177                 return 0;
6178
6179         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
6180                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
6181                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
6182                 return -EINVAL;
6183         }
6184
6185         if (e == BRANCH)
6186                 /* mark branch target for state pruning */
6187                 init_explored_state(env, w);
6188
6189         if (insn_state[w] == 0) {
6190                 /* tree-edge */
6191                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
6192                 insn_state[w] = DISCOVERED;
6193                 if (env->cfg.cur_stack >= env->prog->len)
6194                         return -E2BIG;
6195                 insn_stack[env->cfg.cur_stack++] = w;
6196                 return 1;
6197         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
6198                 if (loop_ok && env->allow_ptr_leaks)
6199                         return 0;
6200                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
6201                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
6202                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
6203                 return -EINVAL;
6204         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
6205                 /* forward- or cross-edge */
6206                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
6207         } else {
6208                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
6209                 return -EFAULT;
6210         }
6211         return 0;
6212 }
6213
6214 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
6215  * loop == back-edge in directed graph
6216  */
6217 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
6218 {
6219         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
6220         int insn_cnt = env->prog->len;
6221         int *insn_stack, *insn_state;
6222         int ret = 0;
6223         int i, t;
6224
6225         insn_state = env->cfg.insn_state = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
6226         if (!insn_state)
6227                 return -ENOMEM;
6228
6229         insn_stack = env->cfg.insn_stack = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
6230         if (!insn_stack) {
6231                 kvfree(insn_state);
6232                 return -ENOMEM;
6233         }
6234
6235         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
6236         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
6237         env->cfg.cur_stack = 1;
6238
6239 peek_stack:
6240         if (env->cfg.cur_stack == 0)
6241                 goto check_state;
6242         t = insn_stack[env->cfg.cur_stack - 1];
6243
6244         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP ||
6245             BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP32) {
6246                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
6247
6248                 if (opcode == BPF_EXIT) {
6249                         goto mark_explored;
6250                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
6251                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
6252                         if (ret == 1)
6253                                 goto peek_stack;
6254                         else if (ret < 0)
6255                                 goto err_free;
6256                         if (t + 1 < insn_cnt)
6257                                 init_explored_state(env, t + 1);
6258                         if (insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL) {
6259                                 init_explored_state(env, t);
6260                                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH,
6261                                                 env, false);
6262                                 if (ret == 1)
6263                                         goto peek_stack;
6264                                 else if (ret < 0)
6265                                         goto err_free;
6266                         }
6267                 } else if (opcode == BPF_JA) {
6268                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
6269                                 ret = -EINVAL;
6270                                 goto err_free;
6271                         }
6272                         /* unconditional jump with single edge */
6273                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
6274                                         FALLTHROUGH, env, true);
6275                         if (ret == 1)
6276                                 goto peek_stack;
6277                         else if (ret < 0)
6278                                 goto err_free;
6279                         /* unconditional jmp is not a good pruning point,
6280                          * but it's marked, since backtracking needs
6281                          * to record jmp history in is_state_visited().
6282                          */
6283                         init_explored_state(env, t + insns[t].off + 1);
6284                         /* tell verifier to check for equivalent states
6285                          * after every call and jump
6286                          */
6287                         if (t + 1 < insn_cnt)
6288                                 init_explored_state(env, t + 1);
6289                 } else {
6290                         /* conditional jump with two edges */
6291                         init_explored_state(env, t);
6292                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, true);
6293                         if (ret == 1)
6294                                 goto peek_stack;
6295                         else if (ret < 0)
6296                                 goto err_free;
6297
6298                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env, true);
6299                         if (ret == 1)
6300                                 goto peek_stack;
6301                         else if (ret < 0)
6302                                 goto err_free;
6303                 }
6304         } else {
6305                 /* all other non-branch instructions with single
6306                  * fall-through edge
6307                  */
6308                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
6309                 if (ret == 1)
6310                         goto peek_stack;
6311                 else if (ret < 0)
6312                         goto err_free;
6313         }
6314
6315 mark_explored:
6316         insn_state[t] = EXPLORED;
6317         if (env->cfg.cur_stack-- <= 0) {
6318                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
6319                 ret = -EFAULT;
6320                 goto err_free;
6321         }
6322         goto peek_stack;
6323
6324 check_state:
6325         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
6326                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
6327                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
6328                         ret = -EINVAL;
6329                         goto err_free;
6330                 }
6331         }
6332         ret = 0; /* cfg looks good */
6333
6334 err_free:
6335         kvfree(insn_state);
6336         kvfree(insn_stack);
6337         env->cfg.insn_state = env->cfg.insn_stack = NULL;
6338         return ret;
6339 }
6340
6341 /* The minimum supported BTF func info size */
6342 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
6343 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
6344
6345 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
6346                           const union bpf_attr *attr,
6347                           union bpf_attr __user *uattr)
6348 {
6349         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size;
6350         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
6351         struct bpf_func_info *krecord;
6352         const struct btf_type *type;
6353         struct bpf_prog *prog;
6354         const struct btf *btf;
6355         void __user *urecord;
6356         u32 prev_offset = 0;
6357         int ret = 0;
6358
6359         nfuncs = attr->func_info_cnt;
6360         if (!nfuncs)
6361                 return 0;
6362
6363         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
6364                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
6365                 return -EINVAL;
6366         }
6367
6368         urec_size = attr->func_info_rec_size;
6369         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
6370             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
6371             urec_size % sizeof(u32)) {
6372                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
6373                 return -EINVAL;
6374         }
6375
6376         prog = env->prog;
6377         btf = prog->aux->btf;
6378
6379         urecord = u64_to_user_ptr(attr->func_info);
6380         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
6381
6382         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6383         if (!krecord)
6384                 return -ENOMEM;
6385
6386         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
6387                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
6388                 if (ret) {
6389                         if (ret == -E2BIG) {
6390                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
6391                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
6392                                  * out the rest of the record.
6393                                  */
6394                                 if (put_user(min_size, &uattr->func_info_rec_size))
6395                                         ret = -EFAULT;
6396                         }
6397                         goto err_free;
6398                 }
6399
6400                 if (copy_from_user(&krecord[i], urecord, min_size)) {
6401                         ret = -EFAULT;
6402                         goto err_free;
6403                 }
6404
6405                 /* check insn_off */
6406                 if (i == 0) {
6407                         if (krecord[i].insn_off) {
6408                                 verbose(env,
6409                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
6410                                         krecord[i].insn_off);
6411                                 ret = -EINVAL;
6412                                 goto err_free;
6413                         }
6414                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
6415                         verbose(env,
6416                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
6417                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
6418                         ret = -EINVAL;
6419                         goto err_free;
6420                 }
6421
6422                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
6423                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
6424                         ret = -EINVAL;
6425                         goto err_free;
6426                 }
6427
6428                 /* check type_id */
6429                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
6430                 if (!type || BTF_INFO_KIND(type->info) != BTF_KIND_FUNC) {
6431                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
6432                                 krecord[i].type_id);
6433                         ret = -EINVAL;
6434                         goto err_free;
6435                 }
6436
6437                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
6438                 urecord += urec_size;
6439         }
6440
6441         prog->aux->func_info = krecord;
6442         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
6443         return 0;
6444
6445 err_free:
6446         kvfree(krecord);
6447         return ret;
6448 }
6449
6450 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
6451 {
6452         int i;
6453
6454         if (!env->prog->aux->func_info)
6455                 return;
6456
6457         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
6458                 env->prog->aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
6459 }
6460
6461 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
6462                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
6463 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
6464
6465 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
6466                           const union bpf_attr *attr,
6467                           union bpf_attr __user *uattr)
6468 {
6469         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
6470         struct bpf_subprog_info *sub;
6471         struct bpf_line_info *linfo;
6472         struct bpf_prog *prog;
6473         const struct btf *btf;
6474         void __user *ulinfo;
6475         int err;
6476
6477         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
6478         if (!nr_linfo)
6479                 return 0;
6480
6481         rec_size = attr->line_info_rec_size;
6482         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
6483             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
6484             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
6485                 return -EINVAL;
6486
6487         /* Need to zero it in case the userspace may
6488          * pass in a smaller bpf_line_info object.
6489          */
6490         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
6491                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6492         if (!linfo)
6493                 return -ENOMEM;
6494
6495         prog = env->prog;
6496         btf = prog->aux->btf;
6497
6498         s = 0;
6499         sub = env->subprog_info;
6500         ulinfo = u64_to_user_ptr(attr->line_info);
6501         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
6502         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
6503         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
6504                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
6505                 if (err) {
6506                         if (err == -E2BIG) {
6507                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
6508                                 if (put_user(expected_size,
6509                                              &uattr->line_info_rec_size))
6510                                         err = -EFAULT;
6511                         }
6512                         goto err_free;
6513                 }
6514
6515                 if (copy_from_user(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
6516                         err = -EFAULT;
6517                         goto err_free;
6518                 }
6519
6520                 /*
6521                  * Check insn_off to ensure
6522                  * 1) strictly increasing AND
6523                  * 2) bounded by prog->len
6524                  *
6525                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
6526                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
6527                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
6528                  * first sub also and the first sub must have
6529                  * subprog_info[0].start == 0.
6530                  */
6531                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
6532                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
6533                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
6534                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
6535                                 prog->len);
6536                         err = -EINVAL;
6537                         goto err_free;
6538                 }
6539
6540                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
6541                         verbose(env,
6542                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
6543                                 i);
6544                         err = -EINVAL;
6545                         goto err_free;
6546                 }
6547
6548                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
6549                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
6550                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
6551                         err = -EINVAL;
6552                         goto err_free;
6553                 }
6554
6555                 if (s != env->subprog_cnt) {
6556                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
6557                                 sub[s].linfo_idx = i;
6558                                 s++;
6559                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
6560                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
6561                                 err = -EINVAL;
6562                                 goto err_free;
6563                         }
6564                 }
6565
6566                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
6567                 ulinfo += rec_size;
6568         }
6569
6570         if (s != env->subprog_cnt) {
6571                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
6572                         env->subprog_cnt - s, s);
6573                 err = -EINVAL;
6574                 goto err_free;
6575         }
6576
6577         prog->aux->linfo = linfo;
6578         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
6579
6580         return 0;
6581
6582 err_free:
6583         kvfree(linfo);
6584         return err;
6585 }
6586
6587 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
6588                           const union bpf_attr *attr,
6589                           union bpf_attr __user *uattr)
6590 {
6591         struct btf *btf;
6592         int err;
6593
6594         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt)
6595                 return 0;
6596
6597         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
6598         if (IS_ERR(btf))
6599                 return PTR_ERR(btf);
6600         env->prog->aux->btf = btf;
6601
6602         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
6603         if (err)
6604                 return err;
6605
6606         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
6607         if (err)
6608                 return err;
6609
6610         return 0;
6611 }
6612
6613 /* check %cur's range satisfies %old's */
6614 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
6615                          struct bpf_reg_state *cur)
6616 {
6617         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
6618                old->umax_value >= cur->umax_value &&
6619                old->smin_value <= cur->smin_value &&
6620                old->smax_value >= cur->smax_value;
6621 }
6622
6623 /* Maximum number of register states that can exist at once */
6624 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
6625 struct idpair {
6626         u32 old;
6627         u32 cur;
6628 };
6629
6630 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
6631  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
6632  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
6633  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
6634  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
6635  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
6636  * that.
6637  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
6638  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
6639  */
6640 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
6641 {
6642         unsigned int i;
6643
6644         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
6645                 if (!idmap[i].old) {
6646                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
6647                         idmap[i].old = old_id;
6648                         idmap[i].cur = cur_id;
6649                         return true;
6650                 }
6651                 if (idmap[i].old == old_id)
6652                         return idmap[i].cur == cur_id;
6653         }
6654         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
6655         WARN_ON_ONCE(1);
6656         return false;
6657 }
6658
6659 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
6660                              struct bpf_func_state *st)
6661 {
6662         enum bpf_reg_liveness live;
6663         int i, j;
6664
6665         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
6666                 live = st->regs[i].live;
6667                 /* liveness must not touch this register anymore */
6668                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
6669                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
6670                         /* since the register is unused, clear its state
6671                          * to make further comparison simpler
6672                          */
6673                         __mark_reg_not_init(&st->regs[i]);
6674         }
6675
6676         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
6677                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
6678                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
6679                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
6680                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
6681                         __mark_reg_not_init(&st->stack[i].spilled_ptr);
6682                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
6683                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
6684                 }
6685         }
6686 }
6687
6688 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
6689                                  struct bpf_verifier_state *st)
6690 {
6691         int i;
6692
6693         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
6694                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
6695                 return;
6696
6697         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
6698                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
6699 }
6700
6701 /* the parentage chains form a tree.
6702  * the verifier states are added to state lists at given insn and
6703  * pushed into state stack for future exploration.
6704  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
6705  * stored in the state lists have their final liveness state already,
6706  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
6707  * the verifier explores other branches.
6708  * Example:
6709  * 1: r0 = 1
6710  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
6711  * 3: r0 = 2
6712  * 4: exit
6713  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
6714  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
6715  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
6716  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
6717  *
6718  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
6719  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
6720  * time means that all states below this branch were already explored and
6721  * their final liveness markes are already propagated.
6722  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
6723  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
6724  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
6725  * will not be used.
6726  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
6727  * to simplify state merging.
6728  *
6729  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
6730  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
6731  * the callsites
6732  */
6733 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
6734                               struct bpf_verifier_state *cur)
6735 {
6736         struct bpf_verifier_state_list *sl;
6737         int i;
6738
6739         sl = *explored_state(env, insn);
6740         while (sl) {
6741                 if (sl->state.branches)
6742                         goto next;
6743                 if (sl->state.insn_idx != insn ||
6744                     sl->state.curframe != cur->curframe)
6745                         goto next;
6746                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
6747                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
6748                                 goto next;
6749                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
6750 next:
6751                 sl = sl->next;
6752         }
6753 }
6754
6755 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
6756 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
6757                     struct idpair *idmap)
6758 {
6759         bool equal;
6760
6761         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
6762                 /* explored state didn't use this */
6763                 return true;
6764
6765         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
6766
6767         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
6768                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
6769                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
6770                  */
6771                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
6772
6773         if (equal)
6774                 return true;
6775
6776         if (rold->type == NOT_INIT)
6777                 /* explored state can't have used this */
6778                 return true;
6779         if (rcur->type == NOT_INIT)
6780                 return false;
6781         switch (rold->type) {
6782         case SCALAR_VALUE:
6783                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
6784                         if (!rold->precise && !rcur->precise)
6785                                 return true;
6786                         /* new val must satisfy old val knowledge */
6787                         return range_within(rold, rcur) &&
6788                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
6789                 } else {
6790                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
6791                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
6792                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
6793                          * while pointers are not. We could make this safe in
6794                          * special cases if root is calling us, but it's
6795                          * probably not worth the hassle.
6796                          */
6797                         return false;
6798                 }
6799         case PTR_TO_MAP_VALUE:
6800                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
6801                  * everything else matches, we are OK.
6802                  * 'id' is not compared, since it's only used for maps with
6803                  * bpf_spin_lock inside map element and in such cases if
6804                  * the rest of the prog is valid for one map element then
6805                  * it's valid for all map elements regardless of the key
6806                  * used in bpf_map_lookup()
6807                  */
6808                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
6809                        range_within(rold, rcur) &&
6810                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
6811         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
6812                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
6813                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
6814                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
6815                  * checked, doing so could have affected others with the same
6816                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
6817                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
6818                  */
6819                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
6820                         return false;
6821                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
6822                         return false;
6823                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
6824                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
6825         case PTR_TO_PACKET_META:
6826         case PTR_TO_PACKET:
6827                 if (rcur->type != rold->type)
6828                         return false;
6829                 /* We must have at least as much range as the old ptr
6830                  * did, so that any accesses which were safe before are
6831                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
6832                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
6833                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
6834                  */
6835                 if (rold->range > rcur->range)
6836                         return false;
6837                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
6838                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
6839                  */
6840                 if (rold->off != rcur->off)
6841                         return false;
6842                 /* id relations must be preserved */
6843                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
6844                         return false;
6845                 /* new val must satisfy old val knowledge */
6846                 return range_within(rold, rcur) &&
6847                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
6848         case PTR_TO_CTX:
6849         case CONST_PTR_TO_MAP:
6850         case PTR_TO_PACKET_END:
6851         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
6852         case PTR_TO_SOCKET:
6853         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
6854         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
6855         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
6856         case PTR_TO_TCP_SOCK:
6857         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
6858         case PTR_TO_XDP_SOCK:
6859                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
6860                  * would have accepted
6861                  */
6862         default:
6863                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
6864                 return false;
6865         }
6866
6867         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
6868         WARN_ON_ONCE(1);
6869         return false;
6870 }
6871
6872 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
6873                       struct bpf_func_state *cur,
6874                       struct idpair *idmap)
6875 {
6876         int i, spi;
6877
6878         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
6879          * slots in the current stack, since explored(safe) state
6880          * didn't use them
6881          */
6882         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
6883                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
6884
6885                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
6886                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
6887                         /* explored state didn't use this */
6888                         continue;
6889                 }
6890
6891                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
6892                         continue;
6893
6894                 /* explored stack has more populated slots than current stack
6895                  * and these slots were used
6896                  */
6897                 if (i >= cur->allocated_stack)
6898                         return false;
6899
6900                 /* if old state was safe with misc data in the stack
6901                  * it will be safe with zero-initialized stack.
6902                  * The opposite is not true
6903                  */
6904                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
6905                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
6906                         continue;
6907                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
6908                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
6909                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
6910                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
6911                          * this verifier states are not equivalent,
6912                          * return false to continue verification of this path
6913                          */
6914                         return false;
6915                 if (i % BPF_REG_SIZE)
6916                         continue;
6917                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
6918                         continue;
6919                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
6920                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
6921                              idmap))
6922                         /* when explored and current stack slot are both storing
6923                          * spilled registers, check that stored pointers types
6924                          * are the same as well.
6925                          * Ex: explored safe path could have stored
6926                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
6927                          * but current path has stored:
6928                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
6929                          * such verifier states are not equivalent.
6930                          * return false to continue verification of this path
6931                          */
6932                         return false;
6933         }
6934         return true;
6935 }
6936
6937 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
6938 {
6939         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
6940                 return false;
6941         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
6942                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
6943 }
6944
6945 /* compare two verifier states
6946  *
6947  * all states stored in state_list are known to be valid, since
6948  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
6949  *
6950  * this function is called when verifier exploring different branches of
6951  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
6952  * more strict register state and more strict stack state then this execution
6953  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
6954  * concluded that more strict state leads to valid finish.
6955  *
6956  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
6957  * and explored stack state is more conservative than the current one.
6958  * Example:
6959  *       explored                   current
6960  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
6961  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
6962  *
6963  * In other words if current stack state (one being explored) has more
6964  * valid slots than old one that already passed validation, it means
6965  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
6966  *
6967  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
6968  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
6969  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
6970  */
6971 static bool func_states_equal(struct bpf_func_state *old,
6972                               struct bpf_func_state *cur)
6973 {
6974         struct idpair *idmap;
6975         bool ret = false;
6976         int i;
6977
6978         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
6979         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
6980         if (!idmap)
6981                 return false;
6982
6983         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
6984                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
6985                         goto out_free;
6986         }
6987
6988         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
6989                 goto out_free;
6990
6991         if (!refsafe(old, cur))
6992                 goto out_free;
6993         ret = true;
6994 out_free:
6995         kfree(idmap);
6996         return ret;
6997 }
6998
6999 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
7000                          struct bpf_verifier_state *old,
7001                          struct bpf_verifier_state *cur)
7002 {
7003         int i;
7004
7005         if (old->curframe != cur->curframe)
7006                 return false;
7007
7008         /* Verification state from speculative execution simulation
7009          * must never prune a non-speculative execution one.
7010          */
7011         if (old->speculative && !cur->speculative)
7012                 return false;
7013
7014         if (old->active_spin_lock != cur->active_spin_lock)
7015                 return false;
7016
7017         /* for states to be equal callsites have to be the same
7018          * and all frame states need to be equivalent
7019          */
7020         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
7021                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
7022                         return false;
7023                 if (!func_states_equal(old->frame[i], cur->frame[i]))
7024                         return false;
7025         }
7026         return true;
7027 }
7028
7029 /* Return 0 if no propagation happened. Return negative error code if error
7030  * happened. Otherwise, return the propagated bit.
7031  */
7032 static int propagate_liveness_reg(struct bpf_verifier_env *env,
7033                                   struct bpf_reg_state *reg,
7034                                   struct bpf_reg_state *parent_reg)
7035 {
7036         u8 parent_flag = parent_reg->live & REG_LIVE_READ;
7037         u8 flag = reg->live & REG_LIVE_READ;
7038         int err;
7039
7040         /* When comes here, read flags of PARENT_REG or REG could be any of
7041          * REG_LIVE_READ64, REG_LIVE_READ32, REG_LIVE_NONE. There is no need
7042          * of propagation if PARENT_REG has strongest REG_LIVE_READ64.
7043          */
7044         if (parent_flag == REG_LIVE_READ64 ||
7045             /* Or if there is no read flag from REG. */
7046             !flag ||
7047             /* Or if the read flag from REG is the same as PARENT_REG. */
7048             parent_flag == flag)
7049                 return 0;
7050
7051         err = mark_reg_read(env, reg, parent_reg, flag);
7052         if (err)
7053                 return err;
7054
7055         return flag;
7056 }
7057
7058 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
7059  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
7060  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
7061  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
7062  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
7063  * in mark_reg_read() is for.
7064  */
7065 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
7066                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
7067                               struct bpf_verifier_state *vparent)
7068 {
7069         struct bpf_reg_state *state_reg, *parent_reg;
7070         struct bpf_func_state *state, *parent;
7071         int i, frame, err = 0;
7072
7073         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
7074                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
7075                      vparent->curframe, vstate->curframe);
7076                 return -EFAULT;
7077         }
7078         /* Propagate read liveness of registers... */
7079         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
7080         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
7081                 parent = vparent->frame[frame];
7082                 state = vstate->frame[frame];
7083                 parent_reg = parent->regs;
7084                 state_reg = state->regs;
7085                 /* We don't need to worry about FP liveness, it's read-only */
7086                 for (i = frame < vstate->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
7087                         err = propagate_liveness_reg(env, &state_reg[i],
7088                                                      &parent_reg[i]);
7089                         if (err < 0)
7090                                 return err;
7091                         if (err == REG_LIVE_READ64)
7092                                 mark_insn_zext(env, &parent_reg[i]);
7093                 }
7094
7095                 /* Propagate stack slots. */
7096                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
7097                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7098                         parent_reg = &parent->stack[i].spilled_ptr;
7099                         state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
7100                         err = propagate_liveness_reg(env, state_reg,
7101                                                      parent_reg);
7102                         if (err < 0)
7103                                 return err;
7104                 }
7105         }
7106         return 0;
7107 }
7108
7109 static bool states_maybe_looping(struct bpf_verifier_state *old,
7110                                  struct bpf_verifier_state *cur)
7111 {
7112         struct bpf_func_state *fold, *fcur;
7113         int i, fr = cur->curframe;
7114
7115         if (old->curframe != fr)
7116                 return false;
7117
7118         fold = old->frame[fr];
7119         fcur = cur->frame[fr];
7120         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
7121                 if (memcmp(&fold->regs[i], &fcur->regs[i],
7122                            offsetof(struct bpf_reg_state, parent)))
7123                         return false;
7124         return true;
7125 }
7126
7127
7128 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
7129 {
7130         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
7131         struct bpf_verifier_state_list *sl, **pprev;
7132         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
7133         int i, j, err, states_cnt = 0;
7134         bool add_new_state = false;
7135
7136         cur->last_insn_idx = env->prev_insn_idx;
7137         if (!env->insn_aux_data[insn_idx].prune_point)
7138                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
7139                  * be doing state search here
7140                  */
7141                 return 0;
7142
7143         /* bpf progs typically have pruning point every 4 instructions
7144          * http://vger.kernel.org/bpfconf2019.html#session-1
7145          * Do not add new state for future pruning if the verifier hasn't seen
7146          * at least 2 jumps and at least 8 instructions.
7147          * This heuristics helps decrease 'total_states' and 'peak_states' metric.
7148          * In tests that amounts to up to 50% reduction into total verifier
7149          * memory consumption and 20% verifier time speedup.
7150          */
7151         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed >= 2 &&
7152             env->insn_processed - env->prev_insn_processed >= 8)
7153                 add_new_state = true;
7154
7155         pprev = explored_state(env, insn_idx);
7156         sl = *pprev;
7157
7158         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
7159
7160         while (sl) {
7161                 states_cnt++;
7162                 if (sl->state.insn_idx != insn_idx)
7163                         goto next;
7164                 if (sl->state.branches) {
7165                         if (states_maybe_looping(&sl->state, cur) &&
7166                             states_equal(env, &sl->state, cur)) {
7167                                 verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
7168                                 verbose(env, "infinite loop detected at insn %d\n", insn_idx);
7169                                 return -EINVAL;
7170                         }
7171                         /* if the verifier is processing a loop, avoid adding new state
7172                          * too often, since different loop iterations have distinct
7173                          * states and may not help future pruning.
7174                          * This threshold shouldn't be too low to make sure that
7175                          * a loop with large bound will be rejected quickly.
7176                          * The most abusive loop will be:
7177                          * r1 += 1
7178                          * if r1 < 1000000 goto pc-2
7179                          * 1M insn_procssed limit / 100 == 10k peak states.
7180                          * This threshold shouldn't be too high either, since states
7181                          * at the end of the loop are likely to be useful in pruning.
7182                          */
7183                         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed < 20 &&
7184                             env->insn_processed - env->prev_insn_processed < 100)
7185                                 add_new_state = false;
7186                         goto miss;
7187                 }
7188                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
7189                         sl->hit_cnt++;
7190                         /* reached equivalent register/stack state,
7191                          * prune the search.
7192                          * Registers read by the continuation are read by us.
7193                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
7194                          * will prevent corresponding reads in the continuation
7195                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
7196                          * own state will get the read marks recorded, but
7197                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
7198                          * this state and will pop a new one.
7199                          */
7200                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
7201                         if (err)
7202                                 return err;
7203                         return 1;
7204                 }
7205 miss:
7206                 /* when new state is not going to be added do not increase miss count.
7207                  * Otherwise several loop iterations will remove the state
7208                  * recorded earlier. The goal of these heuristics is to have
7209                  * states from some iterations of the loop (some in the beginning
7210                  * and some at the end) to help pruning.
7211                  */
7212                 if (add_new_state)
7213                         sl->miss_cnt++;
7214                 /* heuristic to determine whether this state is beneficial
7215                  * to keep checking from state equivalence point of view.
7216                  * Higher numbers increase max_states_per_insn and verification time,
7217                  * but do not meaningfully decrease insn_processed.
7218                  */
7219                 if (sl->miss_cnt > sl->hit_cnt * 3 + 3) {
7220                         /* the state is unlikely to be useful. Remove it to
7221                          * speed up verification
7222                          */
7223                         *pprev = sl->next;
7224                         if (sl->state.frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE) {
7225                                 u32 br = sl->state.branches;
7226
7227                                 WARN_ONCE(br,
7228                                           "BUG live_done but branches_to_explore %d\n",
7229                                           br);
7230                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
7231                                 kfree(sl);
7232                                 env->peak_states--;
7233                         } else {
7234                                 /* cannot free this state, since parentage chain may
7235                                  * walk it later. Add it for free_list instead to
7236                                  * be freed at the end of verification
7237                                  */
7238                                 sl->next = env->free_list;
7239                                 env->free_list = sl;
7240                         }
7241                         sl = *pprev;
7242                         continue;
7243                 }
7244 next:
7245                 pprev = &sl->next;
7246                 sl = *pprev;
7247         }
7248
7249         if (env->max_states_per_insn < states_cnt)
7250                 env->max_states_per_insn = states_cnt;
7251
7252         if (!env->allow_ptr_leaks && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
7253                 return push_jmp_history(env, cur);
7254
7255         if (!add_new_state)
7256                 return push_jmp_history(env, cur);
7257
7258         /* There were no equivalent states, remember the current one.
7259          * Technically the current state is not proven to be safe yet,
7260          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
7261          * or it will be rejected. When there are no loops the verifier won't be
7262          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
7263          * again on the way to bpf_exit.
7264          * When looping the sl->state.branches will be > 0 and this state
7265          * will not be considered for equivalence until branches == 0.
7266          */
7267         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
7268         if (!new_sl)
7269                 return -ENOMEM;
7270         env->total_states++;
7271         env->peak_states++;
7272         env->prev_jmps_processed = env->jmps_processed;
7273         env->prev_insn_processed = env->insn_processed;
7274
7275         /* add new state to the head of linked list */
7276         new = &new_sl->state;
7277         err = copy_verifier_state(new, cur);
7278         if (err) {
7279                 free_verifier_state(new, false);
7280                 kfree(new_sl);
7281                 return err;
7282         }
7283         new->insn_idx = insn_idx;
7284         WARN_ONCE(new->branches != 1,
7285                   "BUG is_state_visited:branches_to_explore=%d insn %d\n", new->branches, insn_idx);
7286
7287         cur->parent = new;
7288         cur->first_insn_idx = insn_idx;
7289         clear_jmp_history(cur);
7290         new_sl->next = *explored_state(env, insn_idx);
7291         *explored_state(env, insn_idx) = new_sl;
7292         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
7293          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
7294          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
7295          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
7296          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
7297          * from callee with its full parentage chain, anyway.
7298          */
7299         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
7300          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
7301          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
7302          * their parent and current state never has children yet.  Only
7303          * explored_states can get read marks.)
7304          */
7305         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
7306                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
7307                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
7308                 for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
7309                         cur->frame[j]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
7310         }
7311
7312         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
7313         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
7314                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
7315                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
7316
7317                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7318                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
7319                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
7320                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
7321                 }
7322         }
7323         return 0;
7324 }
7325
7326 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
7327 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
7328 {
7329         switch (type) {
7330         case PTR_TO_CTX:
7331         case PTR_TO_SOCKET:
7332         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
7333         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
7334         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
7335         case PTR_TO_TCP_SOCK:
7336         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
7337         case PTR_TO_XDP_SOCK:
7338                 return false;
7339         default:
7340                 return true;
7341         }
7342 }
7343
7344 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
7345  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
7346  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
7347  *
7348  * R1 = sock_ptr
7349  * goto X;
7350  * ...
7351  * R1 = some_other_valid_ptr;
7352  * goto X;
7353  * ...
7354  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
7355  */
7356 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
7357 {
7358         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
7359                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
7360 }
7361
7362 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
7363 {
7364         struct bpf_verifier_state *state;
7365         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
7366         struct bpf_reg_state *regs;
7367         int insn_cnt = env->prog->len;
7368         bool do_print_state = false;
7369         int prev_insn_idx = -1;
7370
7371         env->prev_linfo = NULL;
7372
7373         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
7374         if (!state)
7375                 return -ENOMEM;
7376         state->curframe = 0;
7377         state->speculative = false;
7378         state->branches = 1;
7379         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
7380         if (!state->frame[0]) {
7381                 kfree(state);
7382                 return -ENOMEM;
7383         }
7384         env->cur_state = state;
7385         init_func_state(env, state->frame[0],
7386                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
7387                         0 /* frameno */,
7388                         0 /* subprogno, zero == main subprog */);
7389
7390         for (;;) {
7391                 struct bpf_insn *insn;
7392                 u8 class;
7393                 int err;
7394
7395                 env->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
7396                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
7397                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
7398                                 env->insn_idx, insn_cnt);
7399                         return -EFAULT;
7400                 }
7401
7402                 insn = &insns[env->insn_idx];
7403                 class = BPF_CLASS(insn->code);
7404
7405                 if (++env->insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
7406                         verbose(env,
7407                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
7408                                 env->insn_processed);
7409                         return -E2BIG;
7410                 }
7411
7412                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
7413                 if (err < 0)
7414                         return err;
7415                 if (err == 1) {
7416                         /* found equivalent state, can prune the search */
7417                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
7418                                 if (do_print_state)
7419                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
7420                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
7421                                                 env->cur_state->speculative ?
7422                                                 " (speculative execution)" : "");
7423                                 else
7424                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
7425                         }
7426                         goto process_bpf_exit;
7427                 }
7428
7429                 if (signal_pending(current))
7430                         return -EAGAIN;
7431
7432                 if (need_resched())
7433                         cond_resched();
7434
7435                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2 ||
7436                     (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL && do_print_state)) {
7437                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7438                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
7439                         else
7440                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
7441                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
7442                                         env->cur_state->speculative ?
7443                                         " (speculative execution)" : "");
7444                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
7445                         do_print_state = false;
7446                 }
7447
7448                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
7449                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
7450                                 .cb_print       = verbose,
7451                                 .private_data   = env,
7452                         };
7453
7454                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
7455                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
7456                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
7457                 }
7458
7459                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
7460                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
7461                                                            env->prev_insn_idx);
7462                         if (err)
7463                                 return err;
7464                 }
7465
7466                 regs = cur_regs(env);
7467                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
7468                 prev_insn_idx = env->insn_idx;
7469
7470                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
7471                         err = check_alu_op(env, insn);
7472                         if (err)
7473                                 return err;
7474
7475                 } else if (class == BPF_LDX) {
7476                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
7477
7478                         /* check for reserved fields is already done */
7479
7480                         /* check src operand */
7481                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7482                         if (err)
7483                                 return err;
7484
7485                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
7486                         if (err)
7487                                 return err;
7488
7489                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
7490
7491                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
7492                          * the state of dst_reg will be updated by this func
7493                          */
7494                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
7495                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7496                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
7497                         if (err)
7498                                 return err;
7499
7500                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
7501
7502                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
7503                                 /* saw a valid insn
7504                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
7505                                  * save type to validate intersecting paths
7506                                  */
7507                                 *prev_src_type = src_reg_type;
7508
7509                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
7510                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
7511                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
7512                                  * with different pointer types:
7513                                  * src_reg == ctx in one branch and
7514                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
7515                                  * Reject it.
7516                                  */
7517                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
7518                                 return -EINVAL;
7519                         }
7520
7521                 } else if (class == BPF_STX) {
7522                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
7523
7524                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
7525                                 err = check_xadd(env, env->insn_idx, insn);
7526                                 if (err)
7527                                         return err;
7528                                 env->insn_idx++;
7529                                 continue;
7530                         }
7531
7532                         /* check src1 operand */
7533                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7534                         if (err)
7535                                 return err;
7536                         /* check src2 operand */
7537                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7538                         if (err)
7539                                 return err;
7540
7541                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
7542
7543                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
7544                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
7545                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7546                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
7547                         if (err)
7548                                 return err;
7549
7550                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
7551
7552                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
7553                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
7554                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
7555                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
7556                                 return -EINVAL;
7557                         }
7558
7559                 } else if (class == BPF_ST) {
7560                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
7561                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
7562                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
7563                                 return -EINVAL;
7564                         }
7565                         /* check src operand */
7566                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7567                         if (err)
7568                                 return err;
7569
7570                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
7571                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
7572                                         insn->dst_reg,
7573                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
7574                                 return -EACCES;
7575                         }
7576
7577                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
7578                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
7579                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7580                                                BPF_WRITE, -1, false);
7581                         if (err)
7582                                 return err;
7583
7584                 } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
7585                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7586
7587                         env->jmps_processed++;
7588                         if (opcode == BPF_CALL) {
7589                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7590                                     insn->off != 0 ||
7591                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
7592                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL) ||
7593                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7594                                     class == BPF_JMP32) {
7595                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
7596                                         return -EINVAL;
7597                                 }
7598
7599                                 if (env->cur_state->active_spin_lock &&
7600                                     (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL ||
7601                                      insn->imm != BPF_FUNC_spin_unlock)) {
7602                                         verbose(env, "function calls are not allowed while holding a lock\n");
7603                                         return -EINVAL;
7604                                 }
7605                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
7606                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
7607                                 else
7608                                         err = check_helper_call(env, insn->imm, env->insn_idx);
7609                                 if (err)
7610                                         return err;
7611
7612                         } else if (opcode == BPF_JA) {
7613                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7614                                     insn->imm != 0 ||
7615                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
7616                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7617                                     class == BPF_JMP32) {
7618                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
7619                                         return -EINVAL;
7620                                 }
7621
7622                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
7623                                 continue;
7624
7625                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
7626                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7627                                     insn->imm != 0 ||
7628                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
7629                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7630                                     class == BPF_JMP32) {
7631                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
7632                                         return -EINVAL;
7633                                 }
7634
7635                                 if (env->cur_state->active_spin_lock) {
7636                                         verbose(env, "bpf_spin_unlock is missing\n");
7637                                         return -EINVAL;
7638                                 }
7639
7640                                 if (state->curframe) {
7641                                         /* exit from nested function */
7642                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
7643                                         if (err)
7644                                                 return err;
7645                                         do_print_state = true;
7646                                         continue;
7647                                 }
7648
7649                                 err = check_reference_leak(env);
7650                                 if (err)
7651                                         return err;
7652
7653                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
7654                                  * to return the value from eBPF program.
7655                                  * Make sure that it's readable at this time
7656                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
7657                                  * something into it earlier
7658                                  */
7659                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
7660                                 if (err)
7661                                         return err;
7662
7663                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
7664                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
7665                                         return -EACCES;
7666                                 }
7667
7668                                 err = check_return_code(env);
7669                                 if (err)
7670                                         return err;
7671 process_bpf_exit:
7672                                 update_branch_counts(env, env->cur_state);
7673                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx,
7674                                                 &env->insn_idx);
7675                                 if (err < 0) {
7676                                         if (err != -ENOENT)
7677                                                 return err;
7678                                         break;
7679                                 } else {
7680                                         do_print_state = true;
7681                                         continue;
7682                                 }
7683                         } else {
7684                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
7685                                 if (err)
7686                                         return err;
7687                         }
7688                 } else if (class == BPF_LD) {
7689                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
7690
7691                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
7692                                 err = check_ld_abs(env, insn);
7693                                 if (err)
7694                                         return err;
7695
7696                         } else if (mode == BPF_IMM) {
7697                                 err = check_ld_imm(env, insn);
7698                                 if (err)
7699                                         return err;
7700
7701                                 env->insn_idx++;
7702                                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
7703                         } else {
7704                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
7705                                 return -EINVAL;
7706                         }
7707                 } else {
7708                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
7709                         return -EINVAL;
7710                 }
7711
7712                 env->insn_idx++;
7713         }
7714
7715         env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
7716         return 0;
7717 }
7718
7719 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
7720 {
7721         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
7722                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
7723                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
7724                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
7725 }
7726
7727 static bool is_tracing_prog_type(enum bpf_prog_type type)
7728 {
7729         switch (type) {
7730         case BPF_PROG_TYPE_KPROBE:
7731         case BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT:
7732         case BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT:
7733         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
7734                 return true;
7735         default:
7736                 return false;
7737         }
7738 }
7739
7740 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
7741                                         struct bpf_map *map,
7742                                         struct bpf_prog *prog)
7743
7744 {
7745         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
7746          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
7747          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
7748          * triggered.
7749          */
7750         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
7751                 if (!check_map_prealloc(map)) {
7752                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
7753                         return -EINVAL;
7754                 }
7755                 if (map->inner_map_meta &&
7756                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
7757                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
7758                         return -EINVAL;
7759                 }
7760         }
7761
7762         if ((is_tracing_prog_type(prog->type) ||
7763              prog->type == BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER) &&
7764             map_value_has_spin_lock(map)) {
7765                 verbose(env, "tracing progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
7766                 return -EINVAL;
7767         }
7768
7769         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
7770             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
7771                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
7772                 return -EINVAL;
7773         }
7774
7775         return 0;
7776 }
7777
7778 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
7779 {
7780         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
7781                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
7782 }
7783
7784 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
7785  * replace them with actual map pointers
7786  */
7787 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
7788 {
7789         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
7790         int insn_cnt = env->prog->len;
7791         int i, j, err;
7792
7793         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
7794         if (err)
7795                 return err;
7796
7797         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
7798                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
7799                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
7800                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
7801                         return -EINVAL;
7802                 }
7803
7804                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
7805                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
7806                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
7807                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
7808                         return -EINVAL;
7809                 }
7810
7811                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
7812                         struct bpf_insn_aux_data *aux;
7813                         struct bpf_map *map;
7814                         struct fd f;
7815                         u64 addr;
7816
7817                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
7818                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
7819                             insn[1].off != 0) {
7820                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
7821                                 return -EINVAL;
7822                         }
7823
7824                         if (insn[0].src_reg == 0)
7825                                 /* valid generic load 64-bit imm */
7826                                 goto next_insn;
7827
7828                         /* In final convert_pseudo_ld_imm64() step, this is
7829                          * converted into regular 64-bit imm load insn.
7830                          */
7831                         if ((insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
7832                              insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) ||
7833                             (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
7834                              insn[1].imm != 0)) {
7835                                 verbose(env,
7836                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
7837                                 return -EINVAL;
7838                         }
7839
7840                         f = fdget(insn[0].imm);
7841                         map = __bpf_map_get(f);
7842                         if (IS_ERR(map)) {
7843                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
7844                                         insn[0].imm);
7845                                 return PTR_ERR(map);
7846                         }
7847
7848                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
7849                         if (err) {
7850                                 fdput(f);
7851                                 return err;
7852                         }
7853
7854                         aux = &env->insn_aux_data[i];
7855                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
7856                                 addr = (unsigned long)map;
7857                         } else {
7858                                 u32 off = insn[1].imm;
7859
7860                                 if (off >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
7861                                         verbose(env, "direct value offset of %u is not allowed\n", off);
7862                                         fdput(f);
7863                                         return -EINVAL;
7864                                 }
7865
7866                                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
7867                                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
7868                                         fdput(f);
7869                                         return -EINVAL;
7870                                 }
7871
7872                                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
7873                                 if (err) {
7874                                         verbose(env, "invalid access to map value pointer, value_size=%u off=%u\n",
7875                                                 map->value_size, off);
7876                                         fdput(f);
7877                                         return err;
7878                                 }
7879
7880                                 aux->map_off = off;
7881                                 addr += off;
7882                         }
7883
7884                         insn[0].imm = (u32)addr;
7885                         insn[1].imm = addr >> 32;
7886
7887                         /* check whether we recorded this map already */
7888                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++) {
7889                                 if (env->used_maps[j] == map) {
7890                                         aux->map_index = j;
7891                                         fdput(f);
7892                                         goto next_insn;
7893                                 }
7894                         }
7895
7896                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
7897                                 fdput(f);
7898                                 return -E2BIG;
7899                         }
7900
7901                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
7902                          * the map will be released by release_maps() or it
7903                          * will be used by the valid program until it's unloaded
7904                          * and all maps are released in free_used_maps()
7905                          */
7906                         map = bpf_map_inc(map, false);
7907                         if (IS_ERR(map)) {
7908                                 fdput(f);
7909                                 return PTR_ERR(map);
7910                         }
7911
7912                         aux->map_index = env->used_map_cnt;
7913                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
7914
7915                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
7916                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog, map)) {
7917                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
7918                                 fdput(f);
7919                                 return -EBUSY;
7920                         }
7921
7922                         fdput(f);
7923 next_insn:
7924                         insn++;
7925                         i++;
7926                         continue;
7927                 }
7928
7929                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
7930                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
7931                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
7932                         return -EINVAL;
7933                 }
7934         }
7935
7936         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
7937          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
7938          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
7939          */
7940         return 0;
7941 }
7942
7943 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
7944 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
7945 {
7946         enum bpf_cgroup_storage_type stype;
7947         int i;
7948
7949         for_each_cgroup_storage_type(stype) {
7950                 if (!env->prog->aux->cgroup_storage[stype])
7951                         continue;
7952                 bpf_cgroup_storage_release(env->prog,
7953                         env->prog->aux->cgroup_storage[stype]);
7954         }
7955
7956         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
7957                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
7958 }
7959
7960 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
7961 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
7962 {
7963         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
7964         int insn_cnt = env->prog->len;
7965         int i;
7966
7967         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
7968                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
7969                         insn->src_reg = 0;
7970 }
7971
7972 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
7973  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
7974  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
7975  */
7976 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env,
7977                                 struct bpf_prog *new_prog, u32 off, u32 cnt)
7978 {
7979         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
7980         struct bpf_insn *insn = new_prog->insnsi;
7981         u32 prog_len;
7982         int i;
7983
7984         /* aux info at OFF always needs adjustment, no matter fast path
7985          * (cnt == 1) is taken or not. There is no guarantee INSN at OFF is the
7986          * original insn at old prog.
7987          */
7988         old_data[off].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + off + cnt - 1);
7989
7990         if (cnt == 1)
7991                 return 0;
7992         prog_len = new_prog->len;
7993         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
7994                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
7995         if (!new_data)
7996                 return -ENOMEM;
7997         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
7998         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
7999                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
8000         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++) {
8001                 new_data[i].seen = true;
8002                 new_data[i].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + i);
8003         }
8004         env->insn_aux_data = new_data;
8005         vfree(old_data);
8006         return 0;
8007 }
8008
8009 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
8010 {
8011         int i;
8012
8013         if (len == 1)
8014                 return;
8015         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
8016         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
8017                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
8018                         continue;
8019                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
8020         }
8021 }
8022
8023 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
8024                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
8025 {
8026         struct bpf_prog *new_prog;
8027
8028         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
8029         if (IS_ERR(new_prog)) {
8030                 if (PTR_ERR(new_prog) == -ERANGE)
8031                         verbose(env,
8032                                 "insn %d cannot be patched due to 16-bit range\n",
8033                                 env->insn_aux_data[off].orig_idx);
8034                 return NULL;
8035         }
8036         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog, off, len))
8037                 return NULL;
8038         adjust_subprog_starts(env, off, len);
8039         return new_prog;
8040 }
8041
8042 static int adjust_subprog_starts_after_remove(struct bpf_verifier_env *env,
8043                                               u32 off, u32 cnt)
8044 {
8045         int i, j;
8046
8047         /* find first prog starting at or after off (first to remove) */
8048         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
8049                 if (env->subprog_info[i].start >= off)
8050                         break;
8051         /* find first prog starting at or after off + cnt (first to stay) */
8052         for (j = i; j < env->subprog_cnt; j++)
8053                 if (env->subprog_info[j].start >= off + cnt)
8054                         break;
8055         /* if j doesn't start exactly at off + cnt, we are just removing
8056          * the front of previous prog
8057          */
8058         if (env->subprog_info[j].start != off + cnt)
8059                 j--;
8060
8061         if (j > i) {
8062                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
8063                 int move;
8064
8065                 /* move fake 'exit' subprog as well */
8066                 move = env->subprog_cnt + 1 - j;
8067
8068                 memmove(env->subprog_info + i,
8069                         env->subprog_info + j,
8070                         sizeof(*env->subprog_info) * move);
8071                 env->subprog_cnt -= j - i;
8072
8073                 /* remove func_info */
8074                 if (aux->func_info) {
8075                         move = aux->func_info_cnt - j;
8076
8077                         memmove(aux->func_info + i,
8078                                 aux->func_info + j,
8079                                 sizeof(*aux->func_info) * move);
8080                         aux->func_info_cnt -= j - i;
8081                         /* func_info->insn_off is set after all code rewrites,
8082                          * in adjust_btf_func() - no need to adjust
8083                          */
8084                 }
8085         } else {
8086                 /* convert i from "first prog to remove" to "first to adjust" */
8087                 if (env->subprog_info[i].start == off)
8088                         i++;
8089         }
8090
8091         /* update fake 'exit' subprog as well */
8092         for (; i <= env->subprog_cnt; i++)
8093                 env->subprog_info[i].start -= cnt;
8094
8095         return 0;
8096 }
8097
8098 static int bpf_adj_linfo_after_remove(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
8099                                       u32 cnt)
8100 {
8101         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8102         u32 i, l_off, l_cnt, nr_linfo;
8103         struct bpf_line_info *linfo;
8104
8105         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8106         if (!nr_linfo)
8107                 return 0;
8108
8109         linfo = prog->aux->linfo;
8110
8111         /* find first line info to remove, count lines to be removed */
8112         for (i = 0; i < nr_linfo; i++)
8113                 if (linfo[i].insn_off >= off)
8114                         break;
8115
8116         l_off = i;
8117         l_cnt = 0;
8118         for (; i < nr_linfo; i++)
8119                 if (linfo[i].insn_off < off + cnt)
8120                         l_cnt++;
8121                 else
8122                         break;
8123
8124         /* First live insn doesn't match first live linfo, it needs to "inherit"
8125          * last removed linfo.  prog is already modified, so prog->len == off
8126          * means no live instructions after (tail of the program was removed).
8127          */
8128         if (prog->len != off && l_cnt &&
8129             (i == nr_linfo || linfo[i].insn_off != off + cnt)) {
8130                 l_cnt--;
8131                 linfo[--i].insn_off = off + cnt;
8132         }
8133
8134         /* remove the line info which refer to the removed instructions */
8135         if (l_cnt) {
8136                 memmove(linfo + l_off, linfo + i,
8137                         sizeof(*linfo) * (nr_linfo - i));
8138
8139                 prog->aux->nr_linfo -= l_cnt;
8140                 nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8141         }
8142
8143         /* pull all linfo[i].insn_off >= off + cnt in by cnt */
8144         for (i = l_off; i < nr_linfo; i++)
8145                 linfo[i].insn_off -= cnt;
8146
8147         /* fix up all subprogs (incl. 'exit') which start >= off */
8148         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
8149                 if (env->subprog_info[i].linfo_idx > l_off) {
8150                         /* program may have started in the removed region but
8151                          * may not be fully removed
8152                          */
8153                         if (env->subprog_info[i].linfo_idx >= l_off + l_cnt)
8154                                 env->subprog_info[i].linfo_idx -= l_cnt;
8155                         else
8156                                 env->subprog_info[i].linfo_idx = l_off;
8157                 }
8158
8159         return 0;
8160 }
8161
8162 static int verifier_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt)
8163 {
8164         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8165         unsigned int orig_prog_len = env->prog->len;
8166         int err;
8167
8168         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8169                 bpf_prog_offload_remove_insns(env, off, cnt);
8170
8171         err = bpf_remove_insns(env->prog, off, cnt);
8172         if (err)
8173                 return err;
8174
8175         err = adjust_subprog_starts_after_remove(env, off, cnt);
8176         if (err)
8177                 return err;
8178
8179         err = bpf_adj_linfo_after_remove(env, off, cnt);
8180         if (err)
8181                 return err;
8182
8183         memmove(aux_data + off, aux_data + off + cnt,
8184                 sizeof(*aux_data) * (orig_prog_len - off - cnt));
8185
8186         return 0;
8187 }
8188
8189 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
8190  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
8191  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
8192  * with 'ja -1'.
8193  *
8194  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
8195  * program and through another bug we would manage to jump there, then
8196  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
8197  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
8198  * code could be located.
8199  */
8200 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
8201 {
8202         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8203         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
8204         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8205         const int insn_cnt = env->prog->len;
8206         int i;
8207
8208         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8209                 if (aux_data[i].seen)
8210                         continue;
8211                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
8212         }
8213 }
8214
8215 static bool insn_is_cond_jump(u8 code)
8216 {
8217         u8 op;
8218
8219         if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP32)
8220                 return true;
8221
8222         if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
8223                 return false;
8224
8225         op = BPF_OP(code);
8226         return op != BPF_JA && op != BPF_EXIT && op != BPF_CALL;
8227 }
8228
8229 static void opt_hard_wire_dead_code_branches(struct bpf_verifier_env *env)
8230 {
8231         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8232         struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
8233         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8234         const int insn_cnt = env->prog->len;
8235         int i;
8236
8237         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8238                 if (!insn_is_cond_jump(insn->code))
8239                         continue;
8240
8241                 if (!aux_data[i + 1].seen)
8242                         ja.off = insn->off;
8243                 else if (!aux_data[i + 1 + insn->off].seen)
8244                         ja.off = 0;
8245                 else
8246                         continue;
8247
8248                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8249                         bpf_prog_offload_replace_insn(env, i, &ja);
8250
8251                 memcpy(insn, &ja, sizeof(ja));
8252         }
8253 }
8254
8255 static int opt_remove_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
8256 {
8257         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8258         int insn_cnt = env->prog->len;
8259         int i, err;
8260
8261         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8262                 int j;
8263
8264                 j = 0;
8265                 while (i + j < insn_cnt && !aux_data[i + j].seen)
8266                         j++;
8267                 if (!j)
8268                         continue;
8269
8270                 err = verifier_remove_insns(env, i, j);
8271                 if (err)
8272                         return err;
8273                 insn_cnt = env->prog->len;
8274         }
8275
8276         return 0;
8277 }
8278
8279 static int opt_remove_nops(struct bpf_verifier_env *env)
8280 {
8281         const struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
8282         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8283         int insn_cnt = env->prog->len;
8284         int i, err;
8285
8286         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8287                 if (memcmp(&insn[i], &ja, sizeof(ja)))
8288                         continue;
8289
8290                 err = verifier_remove_insns(env, i, 1);
8291                 if (err)
8292                         return err;
8293                 insn_cnt--;
8294                 i--;
8295         }
8296
8297         return 0;
8298 }
8299
8300 static int opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(struct bpf_verifier_env *env,
8301                                          const union bpf_attr *attr)
8302 {
8303         struct bpf_insn *patch, zext_patch[2], rnd_hi32_patch[4];
8304         struct bpf_insn_aux_data *aux = env->insn_aux_data;
8305         int i, patch_len, delta = 0, len = env->prog->len;
8306         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
8307         struct bpf_prog *new_prog;
8308         bool rnd_hi32;
8309
8310         rnd_hi32 = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_RND_HI32;
8311         zext_patch[1] = BPF_ZEXT_REG(0);
8312         rnd_hi32_patch[1] = BPF_ALU64_IMM(BPF_MOV, BPF_REG_AX, 0);
8313         rnd_hi32_patch[2] = BPF_ALU64_IMM(BPF_LSH, BPF_REG_AX, 32);
8314         rnd_hi32_patch[3] = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, 0, BPF_REG_AX);
8315         for (i = 0; i < len; i++) {
8316                 int adj_idx = i + delta;
8317                 struct bpf_insn insn;
8318
8319                 insn = insns[adj_idx];
8320                 if (!aux[adj_idx].zext_dst) {
8321                         u8 code, class;
8322                         u32 imm_rnd;
8323
8324                         if (!rnd_hi32)
8325                                 continue;
8326
8327                         code = insn.code;
8328                         class = BPF_CLASS(code);
8329                         if (insn_no_def(&insn))
8330                                 continue;
8331
8332                         /* NOTE: arg "reg" (the fourth one) is only used for
8333                          *       BPF_STX which has been ruled out in above
8334                          *       check, it is safe to pass NULL here.
8335                          */
8336                         if (is_reg64(env, &insn, insn.dst_reg, NULL, DST_OP)) {
8337                                 if (class == BPF_LD &&
8338                                     BPF_MODE(code) == BPF_IMM)
8339                                         i++;
8340                                 continue;
8341                         }
8342
8343                         /* ctx load could be transformed into wider load. */
8344                         if (class == BPF_LDX &&
8345                             aux[adj_idx].ptr_type == PTR_TO_CTX)
8346                                 continue;
8347
8348                         imm_rnd = get_random_int();
8349                         rnd_hi32_patch[0] = insn;
8350                         rnd_hi32_patch[1].imm = imm_rnd;
8351                         rnd_hi32_patch[3].dst_reg = insn.dst_reg;
8352                         patch = rnd_hi32_patch;
8353                         patch_len = 4;
8354                         goto apply_patch_buffer;
8355                 }
8356
8357                 if (!bpf_jit_needs_zext())
8358                         continue;
8359
8360                 zext_patch[0] = insn;
8361                 zext_patch[1].dst_reg = insn.dst_reg;
8362                 zext_patch[1].src_reg = insn.dst_reg;
8363                 patch = zext_patch;
8364                 patch_len = 2;
8365 apply_patch_buffer:
8366                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, adj_idx, patch, patch_len);
8367                 if (!new_prog)
8368                         return -ENOMEM;
8369                 env->prog = new_prog;
8370                 insns = new_prog->insnsi;
8371                 aux = env->insn_aux_data;
8372                 delta += patch_len - 1;
8373         }
8374
8375         return 0;
8376 }
8377
8378 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
8379  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
8380  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
8381  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
8382  */
8383 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
8384 {
8385         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
8386         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
8387         const int insn_cnt = env->prog->len;
8388         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
8389         u32 target_size, size_default, off;
8390         struct bpf_prog *new_prog;
8391         enum bpf_access_type type;
8392         bool is_narrower_load;
8393
8394         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
8395                 if (!ops->gen_prologue) {
8396                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8397                         return -EINVAL;
8398                 }
8399                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
8400                                         env->prog);
8401                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
8402                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8403                         return -EINVAL;
8404                 } else if (cnt) {
8405                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
8406                         if (!new_prog)
8407                                 return -ENOMEM;
8408
8409                         env->prog = new_prog;
8410                         delta += cnt - 1;
8411                 }
8412         }
8413
8414         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8415                 return 0;
8416
8417         insn = env->prog->insnsi + delta;
8418
8419         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8420                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
8421
8422                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
8423                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
8424                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
8425                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
8426                         type = BPF_READ;
8427                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
8428                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
8429                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
8430                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
8431                         type = BPF_WRITE;
8432                 else
8433                         continue;
8434
8435                 if (type == BPF_WRITE &&
8436                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
8437                         struct bpf_insn patch[] = {
8438                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
8439                                  * There are no memory dependencies for this store,
8440                                  * since it's only using frame pointer and immediate
8441                                  * constant of zero
8442                                  */
8443                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
8444                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
8445                                            0),
8446                                 /* the original STX instruction will immediately
8447                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
8448                                  */
8449                                 *insn,
8450                         };
8451
8452                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
8453                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
8454                         if (!new_prog)
8455                                 return -ENOMEM;
8456
8457                         delta    += cnt - 1;
8458                         env->prog = new_prog;
8459                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8460                         continue;
8461                 }
8462
8463                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
8464                 case PTR_TO_CTX:
8465                         if (!ops->convert_ctx_access)
8466                                 continue;
8467                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
8468                         break;
8469                 case PTR_TO_SOCKET:
8470                 case PTR_TO_SOCK_COMMON:
8471                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
8472                         break;
8473                 case PTR_TO_TCP_SOCK:
8474                         convert_ctx_access = bpf_tcp_sock_convert_ctx_access;
8475                         break;
8476                 case PTR_TO_XDP_SOCK:
8477                         convert_ctx_access = bpf_xdp_sock_convert_ctx_access;
8478                         break;
8479                 default:
8480                         continue;
8481                 }
8482
8483                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
8484                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
8485
8486                 /* If the read access is a narrower load of the field,
8487                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
8488                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
8489                  * we will apply proper mask to the result.
8490                  */
8491                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
8492                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
8493                 off = insn->off;
8494                 if (is_narrower_load) {
8495                         u8 size_code;
8496
8497                         if (type == BPF_WRITE) {
8498                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
8499                                 return -EINVAL;
8500                         }
8501
8502                         size_code = BPF_H;
8503                         if (ctx_field_size == 4)
8504                                 size_code = BPF_W;
8505                         else if (ctx_field_size == 8)
8506                                 size_code = BPF_DW;
8507
8508                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
8509                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
8510                 }
8511
8512                 target_size = 0;
8513                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
8514                                          &target_size);
8515                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
8516                     (ctx_field_size && !target_size)) {
8517                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8518                         return -EINVAL;
8519                 }
8520
8521                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
8522                         u8 shift = (off & (size_default - 1)) * 8;
8523
8524                         if (ctx_field_size <= 4) {
8525                                 if (shift)
8526                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
8527                                                                         insn->dst_reg,
8528                                                                         shift);
8529                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
8530                                                                 (1 << size * 8) - 1);
8531                         } else {
8532                                 if (shift)
8533                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
8534                                                                         insn->dst_reg,
8535                                                                         shift);
8536                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
8537                                                                 (1ULL << size * 8) - 1);
8538                         }
8539                 }
8540
8541                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8542                 if (!new_prog)
8543                         return -ENOMEM;
8544
8545                 delta += cnt - 1;
8546
8547                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
8548                 env->prog = new_prog;
8549                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8550         }
8551
8552         return 0;
8553 }
8554
8555 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
8556 {
8557         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
8558         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
8559         struct bpf_insn *insn;
8560         void *old_bpf_func;
8561         int err;
8562
8563         if (env->subprog_cnt <= 1)
8564                 return 0;
8565
8566         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
8567                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8568                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8569                         continue;
8570                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
8571                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
8572                  * propagated in any case.
8573                  */
8574                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
8575                 if (subprog < 0) {
8576                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
8577                                   i + insn->imm + 1);
8578                         return -EFAULT;
8579                 }
8580                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
8581                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
8582                  */
8583                 insn->off = subprog;
8584                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
8585                  * to interpreter will be needed
8586                  */
8587                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
8588                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
8589                 insn->imm = 1;
8590         }
8591
8592         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
8593         if (err)
8594                 goto out_undo_insn;
8595
8596         err = -ENOMEM;
8597         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
8598         if (!func)
8599                 goto out_undo_insn;
8600
8601         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8602                 subprog_start = subprog_end;
8603                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
8604
8605                 len = subprog_end - subprog_start;
8606                 /* BPF_PROG_RUN doesn't call subprogs directly,
8607                  * hence main prog stats include the runtime of subprogs.
8608                  * subprogs don't have IDs and not reachable via prog_get_next_id
8609                  * func[i]->aux->stats will never be accessed and stays NULL
8610                  */
8611                 func[i] = bpf_prog_alloc_no_stats(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
8612                 if (!func[i])
8613                         goto out_free;
8614                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
8615                        len * sizeof(struct bpf_insn));
8616                 func[i]->type = prog->type;
8617                 func[i]->len = len;
8618                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
8619                         goto out_free;
8620                 func[i]->is_func = 1;
8621                 func[i]->aux->func_idx = i;
8622                 /* the btf and func_info will be freed only at prog->aux */
8623                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
8624                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
8625
8626                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
8627                  * Long term would need debug info to populate names
8628                  */
8629                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
8630                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
8631                 func[i]->jit_requested = 1;
8632                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
8633                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8634                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
8635                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
8636                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
8637                 if (!func[i]->jited) {
8638                         err = -ENOTSUPP;
8639                         goto out_free;
8640                 }
8641                 cond_resched();
8642         }
8643         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
8644          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
8645          * run last pass of JIT
8646          */
8647         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8648                 insn = func[i]->insnsi;
8649                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
8650                         if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8651                             insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8652                                 continue;
8653                         subprog = insn->off;
8654                         insn->imm = BPF_CAST_CALL(func[subprog]->bpf_func) -
8655                                     __bpf_call_base;
8656                 }
8657
8658                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
8659                  * of the JITed images for each function in the program
8660                  *
8661                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
8662                  * might not be large enough to hold the offset of the start
8663                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
8664                  *
8665                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
8666                  * by using its subprog id, available from the off field of
8667                  * the call instruction, as an index for this list
8668                  */
8669                 func[i]->aux->func = func;
8670                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
8671         }
8672         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8673                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
8674                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
8675                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
8676                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
8677                         err = -ENOTSUPP;
8678                         goto out_free;
8679                 }
8680                 cond_resched();
8681         }
8682
8683         /* finally lock prog and jit images for all functions and
8684          * populate kallsysm
8685          */
8686         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8687                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
8688                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
8689         }
8690
8691         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
8692          * prog consistent for later dump requests, so they can
8693          * later look the same as if they were interpreted only.
8694          */
8695         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
8696                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8697                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8698                         continue;
8699                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
8700                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
8701                 insn->imm = subprog;
8702         }
8703
8704         prog->jited = 1;
8705         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
8706         prog->aux->func = func;
8707         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
8708         bpf_prog_free_unused_jited_linfo(prog);
8709         return 0;
8710 out_free:
8711         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
8712                 if (func[i])
8713                         bpf_jit_free(func[i]);
8714         kfree(func);
8715 out_undo_insn:
8716         /* cleanup main prog to be interpreted */
8717         prog->jit_requested = 0;
8718         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
8719                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8720                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8721                         continue;
8722                 insn->off = 0;
8723                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
8724         }
8725         bpf_prog_free_jited_linfo(prog);
8726         return err;
8727 }
8728
8729 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
8730 {
8731 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
8732         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8733         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
8734         int i, depth;
8735 #endif
8736         int err = 0;
8737
8738         if (env->prog->jit_requested &&
8739             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
8740                 err = jit_subprogs(env);
8741                 if (err == 0)
8742                         return 0;
8743                 if (err == -EFAULT)
8744                         return err;
8745         }
8746 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
8747         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
8748                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8749                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8750                         continue;
8751                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
8752                 if (depth < 0)
8753                         return depth;
8754                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
8755         }
8756         err = 0;
8757 #endif
8758         return err;
8759 }
8760
8761 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
8762  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
8763  *
8764  * this function is called after eBPF program passed verification
8765  */
8766 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
8767 {
8768         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8769         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
8770         const struct bpf_func_proto *fn;
8771         const int insn_cnt = prog->len;
8772         const struct bpf_map_ops *ops;
8773         struct bpf_insn_aux_data *aux;
8774         struct bpf_insn insn_buf[16];
8775         struct bpf_prog *new_prog;
8776         struct bpf_map *map_ptr;
8777         int i, cnt, delta = 0;
8778
8779         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8780                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
8781                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
8782                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
8783                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
8784                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
8785                         struct bpf_insn mask_and_div[] = {
8786                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
8787                                 /* Rx div 0 -> 0 */
8788                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JNE, insn->src_reg, 0, 2),
8789                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
8790                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
8791                                 *insn,
8792                         };
8793                         struct bpf_insn mask_and_mod[] = {
8794                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
8795                                 /* Rx mod 0 -> Rx */
8796                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JEQ, insn->src_reg, 0, 1),
8797                                 *insn,
8798                         };
8799                         struct bpf_insn *patchlet;
8800
8801                         if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
8802                             insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
8803                                 patchlet = mask_and_div + (is64 ? 1 : 0);
8804                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_div) - (is64 ? 1 : 0);
8805                         } else {
8806                                 patchlet = mask_and_mod + (is64 ? 1 : 0);
8807                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_mod) - (is64 ? 1 : 0);
8808                         }
8809
8810                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
8811                         if (!new_prog)
8812                                 return -ENOMEM;
8813
8814                         delta    += cnt - 1;
8815                         env->prog = prog = new_prog;
8816                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8817                         continue;
8818                 }
8819
8820                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
8821                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
8822                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
8823                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
8824                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
8825                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8826                                 return -EINVAL;
8827                         }
8828
8829                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8830                         if (!new_prog)
8831                                 return -ENOMEM;
8832
8833                         delta    += cnt - 1;
8834                         env->prog = prog = new_prog;
8835                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8836                         continue;
8837                 }
8838
8839                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
8840                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
8841                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
8842                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
8843                         struct bpf_insn insn_buf[16];
8844                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
8845                         bool issrc, isneg;
8846                         u32 off_reg;
8847
8848                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
8849                         if (!aux->alu_state ||
8850                             aux->alu_state == BPF_ALU_NON_POINTER)
8851                                 continue;
8852
8853                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
8854                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
8855                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
8856
8857                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
8858                         if (isneg)
8859                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
8860                         *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit - 1);
8861                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
8862                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
8863                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
8864                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
8865                         if (issrc) {
8866                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX,
8867                                                          off_reg);
8868                                 insn->src_reg = BPF_REG_AX;
8869                         } else {
8870                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, off_reg,
8871                                                          BPF_REG_AX);
8872                         }
8873                         if (isneg)
8874                                 insn->code = insn->code == code_add ?
8875                                              code_sub : code_add;
8876                         *patch++ = *insn;
8877                         if (issrc && isneg)
8878                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
8879                         cnt = patch - insn_buf;
8880
8881                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8882                         if (!new_prog)
8883                                 return -ENOMEM;
8884
8885                         delta    += cnt - 1;
8886                         env->prog = prog = new_prog;
8887                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8888                         continue;
8889                 }
8890
8891                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
8892                         continue;
8893                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
8894                         continue;
8895
8896                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
8897                         prog->dst_needed = 1;
8898                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
8899                         bpf_user_rnd_init_once();
8900                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
8901                         prog->kprobe_override = 1;
8902                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
8903                         /* If we tail call into other programs, we
8904                          * cannot make any assumptions since they can
8905                          * be replaced dynamically during runtime in
8906                          * the program array.
8907                          */
8908                         prog->cb_access = 1;
8909                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
8910                         env->prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
8911
8912                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
8913                          * conditional branch in the interpeter for every normal
8914                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
8915                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
8916                          */
8917                         insn->imm = 0;
8918                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
8919
8920                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
8921                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
8922                                 continue;
8923
8924                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
8925                          * emit two extra insns:
8926                          * if (index >= max_entries) goto out;
8927                          * index &= array->index_mask;
8928                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
8929                          */
8930                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
8931                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
8932                                 return -EINVAL;
8933                         }
8934
8935                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
8936                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
8937                                                   map_ptr->max_entries, 2);
8938                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
8939                                                     container_of(map_ptr,
8940                                                                  struct bpf_array,
8941                                                                  map)->index_mask);
8942                         insn_buf[2] = *insn;
8943                         cnt = 3;
8944                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8945                         if (!new_prog)
8946                                 return -ENOMEM;
8947
8948                         delta    += cnt - 1;
8949                         env->prog = prog = new_prog;
8950                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8951                         continue;
8952                 }
8953
8954                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
8955                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
8956                  * only.
8957                  */
8958                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
8959                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
8960                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
8961                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
8962                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
8963                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
8964                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem)) {
8965                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
8966                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
8967                                 goto patch_call_imm;
8968
8969                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
8970                         ops = map_ptr->ops;
8971                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
8972                             ops->map_gen_lookup) {
8973                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
8974                                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
8975                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8976                                         return -EINVAL;
8977                                 }
8978
8979                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
8980                                                                insn_buf, cnt);
8981                                 if (!new_prog)
8982                                         return -ENOMEM;
8983
8984                                 delta    += cnt - 1;
8985                                 env->prog = prog = new_prog;
8986                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8987                                 continue;
8988                         }
8989
8990                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
8991                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
8992                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
8993                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
8994                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
8995                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
8996                                               u64 flags))NULL));
8997                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
8998                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
8999                                               u64 flags))NULL));
9000                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
9001                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
9002                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
9003                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
9004
9005                         switch (insn->imm) {
9006                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
9007                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
9008                                             __bpf_call_base;
9009                                 continue;
9010                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
9011                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
9012                                             __bpf_call_base;
9013                                 continue;
9014                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
9015                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
9016                                             __bpf_call_base;
9017                                 continue;
9018                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
9019                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
9020                                             __bpf_call_base;
9021                                 continue;
9022                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
9023                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
9024                                             __bpf_call_base;
9025                                 continue;
9026                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
9027                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
9028                                             __bpf_call_base;
9029                                 continue;
9030                         }
9031
9032                         goto patch_call_imm;
9033                 }
9034
9035 patch_call_imm:
9036                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
9037                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
9038                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
9039                  */
9040                 if (!fn->func) {
9041                         verbose(env,
9042                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
9043                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
9044                         return -EFAULT;
9045                 }
9046                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
9047         }
9048
9049         return 0;
9050 }
9051
9052 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
9053 {
9054         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
9055         int i;
9056
9057         sl = env->free_list;
9058         while (sl) {
9059                 sln = sl->next;
9060                 free_verifier_state(&sl->state, false);
9061                 kfree(sl);
9062                 sl = sln;
9063         }
9064
9065         if (!env->explored_states)
9066                 return;
9067
9068         for (i = 0; i < state_htab_size(env); i++) {
9069                 sl = env->explored_states[i];
9070
9071                 while (sl) {
9072                         sln = sl->next;
9073                         free_verifier_state(&sl->state, false);
9074                         kfree(sl);
9075                         sl = sln;
9076                 }
9077         }
9078
9079         kvfree(env->explored_states);
9080 }
9081
9082 static void print_verification_stats(struct bpf_verifier_env *env)
9083 {
9084         int i;
9085
9086         if (env->log.level & BPF_LOG_STATS) {
9087                 verbose(env, "verification time %lld usec\n",
9088                         div_u64(env->verification_time, 1000));
9089                 verbose(env, "stack depth ");
9090                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9091                         u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
9092
9093                         verbose(env, "%d", depth);
9094                         if (i + 1 < env->subprog_cnt)
9095                                 verbose(env, "+");
9096                 }
9097                 verbose(env, "\n");
9098         }
9099         verbose(env, "processed %d insns (limit %d) max_states_per_insn %d "
9100                 "total_states %d peak_states %d mark_read %d\n",
9101                 env->insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS,
9102                 env->max_states_per_insn, env->total_states,
9103                 env->peak_states, env->longest_mark_read_walk);
9104 }
9105
9106 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr,
9107               union bpf_attr __user *uattr)
9108 {
9109         u64 start_time = ktime_get_ns();
9110         struct bpf_verifier_env *env;
9111         struct bpf_verifier_log *log;
9112         int i, len, ret = -EINVAL;
9113         bool is_priv;
9114
9115         /* no program is valid */
9116         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
9117                 return -EINVAL;
9118
9119         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
9120          * allocate/free it every time bpf_check() is called
9121          */
9122         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
9123         if (!env)
9124                 return -ENOMEM;
9125         log = &env->log;
9126
9127         len = (*prog)->len;
9128         env->insn_aux_data =
9129                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data), len));
9130         ret = -ENOMEM;
9131         if (!env->insn_aux_data)
9132                 goto err_free_env;
9133         for (i = 0; i < len; i++)
9134                 env->insn_aux_data[i].orig_idx = i;
9135         env->prog = *prog;
9136         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
9137         is_priv = capable(CAP_SYS_ADMIN);
9138
9139         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
9140         if (!is_priv)
9141                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
9142
9143         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
9144                 /* user requested verbose verifier output
9145                  * and supplied buffer to store the verification trace
9146                  */
9147                 log->level = attr->log_level;
9148                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
9149                 log->len_total = attr->log_size;
9150
9151                 ret = -EINVAL;
9152                 /* log attributes have to be sane */
9153                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 2 ||
9154                     !log->level || !log->ubuf || log->level & ~BPF_LOG_MASK)
9155                         goto err_unlock;
9156         }
9157
9158         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
9159         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
9160                 env->strict_alignment = true;
9161         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
9162                 env->strict_alignment = false;
9163
9164         env->allow_ptr_leaks = is_priv;
9165
9166         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
9167         if (ret < 0)
9168                 goto skip_full_check;
9169
9170         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9171                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
9172                 if (ret)
9173                         goto skip_full_check;
9174         }
9175
9176         env->explored_states = kvcalloc(state_htab_size(env),
9177                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
9178                                        GFP_USER);
9179         ret = -ENOMEM;
9180         if (!env->explored_states)
9181                 goto skip_full_check;
9182
9183         ret = check_subprogs(env);
9184         if (ret < 0)
9185                 goto skip_full_check;
9186
9187         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
9188         if (ret < 0)
9189                 goto skip_full_check;
9190
9191         ret = check_cfg(env);
9192         if (ret < 0)
9193                 goto skip_full_check;
9194
9195         ret = do_check(env);
9196         if (env->cur_state) {
9197                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
9198                 env->cur_state = NULL;
9199         }
9200
9201         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
9202                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
9203
9204 skip_full_check:
9205         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
9206         free_states(env);
9207
9208         if (ret == 0)
9209                 ret = check_max_stack_depth(env);
9210
9211         /* instruction rewrites happen after this point */
9212         if (is_priv) {
9213                 if (ret == 0)
9214                         opt_hard_wire_dead_code_branches(env);
9215                 if (ret == 0)
9216                         ret = opt_remove_dead_code(env);
9217                 if (ret == 0)
9218                         ret = opt_remove_nops(env);
9219         } else {
9220                 if (ret == 0)
9221                         sanitize_dead_code(env);
9222         }
9223
9224         if (ret == 0)
9225                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
9226                 ret = convert_ctx_accesses(env);
9227
9228         if (ret == 0)
9229                 ret = fixup_bpf_calls(env);
9230
9231         /* do 32-bit optimization after insn patching has done so those patched
9232          * insns could be handled correctly.
9233          */
9234         if (ret == 0 && !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9235                 ret = opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(env, attr);
9236                 env->prog->aux->verifier_zext = bpf_jit_needs_zext() ? !ret
9237                                                                      : false;
9238         }
9239
9240         if (ret == 0)
9241                 ret = fixup_call_args(env);
9242
9243         env->verification_time = ktime_get_ns() - start_time;
9244         print_verification_stats(env);
9245
9246         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
9247                 ret = -ENOSPC;
9248         if (log->level && !log->ubuf) {
9249                 ret = -EFAULT;
9250                 goto err_release_maps;
9251         }
9252
9253         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
9254                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
9255                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
9256                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
9257                                                           GFP_KERNEL);
9258
9259                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
9260                         ret = -ENOMEM;
9261                         goto err_release_maps;
9262                 }
9263
9264                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
9265                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
9266                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
9267
9268                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
9269                  * bpf_ld_imm64 instructions
9270                  */
9271                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
9272         }
9273
9274         if (ret == 0)
9275                 adjust_btf_func(env);
9276
9277 err_release_maps:
9278         if (!env->prog->aux->used_maps)
9279                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
9280                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
9281                  */
9282                 release_maps(env);
9283         *prog = env->prog;
9284 err_unlock:
9285         if (!is_priv)
9286                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
9287         vfree(env->insn_aux_data);
9288 err_free_env:
9289         kfree(env);
9290         return ret;
9291 }