]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - kernel/bpf/verifier.c
Merge branch 'hugepage-fallbacks' (hugepatch patches from David Rientjes)
[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
990 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
991 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
992 {
993         /*
994          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
995          * padding between 'type' and union
996          */
997         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
998         reg->type = SCALAR_VALUE;
999         reg->var_off = tnum_unknown;
1000         reg->frameno = 0;
1001         __mark_reg_unbounded(reg);
1002 }
1003
1004 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1005                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1006 {
1007         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1008                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
1009                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1010                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1011                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
1012                 return;
1013         }
1014         regs += regno;
1015         __mark_reg_unknown(regs);
1016         /* constant backtracking is enabled for root without bpf2bpf calls */
1017         regs->precise = env->subprog_cnt > 1 || !env->allow_ptr_leaks ?
1018                         true : false;
1019 }
1020
1021 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
1022 {
1023         __mark_reg_unknown(reg);
1024         reg->type = NOT_INIT;
1025 }
1026
1027 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
1028                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1029 {
1030         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1031                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
1032                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1033                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1034                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
1035                 return;
1036         }
1037         __mark_reg_not_init(regs + regno);
1038 }
1039
1040 #define DEF_NOT_SUBREG  (0)
1041 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
1042                            struct bpf_func_state *state)
1043 {
1044         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1045         int i;
1046
1047         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
1048                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
1049                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
1050                 regs[i].parent = NULL;
1051                 regs[i].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1052         }
1053
1054         /* frame pointer */
1055         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
1056         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
1057         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
1058
1059         /* 1st arg to a function */
1060         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
1061         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
1062 }
1063
1064 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1065 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1066                             struct bpf_func_state *state,
1067                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1068 {
1069         state->callsite = callsite;
1070         state->frameno = frameno;
1071         state->subprogno = subprogno;
1072         init_reg_state(env, state);
1073 }
1074
1075 enum reg_arg_type {
1076         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1077         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1078         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1079 };
1080
1081 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1082 {
1083         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1084                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1085 }
1086
1087 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1088 {
1089         struct bpf_subprog_info *p;
1090
1091         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1092                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1093         if (!p)
1094                 return -ENOENT;
1095         return p - env->subprog_info;
1096
1097 }
1098
1099 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1100 {
1101         int insn_cnt = env->prog->len;
1102         int ret;
1103
1104         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1105                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1106                 return -EINVAL;
1107         }
1108         ret = find_subprog(env, off);
1109         if (ret >= 0)
1110                 return 0;
1111         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1112                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1113                 return -E2BIG;
1114         }
1115         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1116         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1117              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1118         return 0;
1119 }
1120
1121 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1122 {
1123         int i, ret, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1124         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1125         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1126         int insn_cnt = env->prog->len;
1127
1128         /* Add entry function. */
1129         ret = add_subprog(env, 0);
1130         if (ret < 0)
1131                 return ret;
1132
1133         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1134         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1135                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1136                         continue;
1137                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1138                         continue;
1139                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1140                         verbose(env, "function calls to other bpf functions are allowed for root only\n");
1141                         return -EPERM;
1142                 }
1143                 ret = add_subprog(env, i + insn[i].imm + 1);
1144                 if (ret < 0)
1145                         return ret;
1146         }
1147
1148         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1149          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1150          */
1151         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1152
1153         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
1154                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1155                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1156
1157         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1158         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1159         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1160         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1161                 u8 code = insn[i].code;
1162
1163                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP && BPF_CLASS(code) != BPF_JMP32)
1164                         goto next;
1165                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1166                         goto next;
1167                 off = i + insn[i].off + 1;
1168                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1169                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1170                         return -EINVAL;
1171                 }
1172 next:
1173                 if (i == subprog_end - 1) {
1174                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1175                          * the last insn of the subprog should be either exit
1176                          * or unconditional jump back
1177                          */
1178                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1179                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1180                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1181                                 return -EINVAL;
1182                         }
1183                         subprog_start = subprog_end;
1184                         cur_subprog++;
1185                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1186                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1187                 }
1188         }
1189         return 0;
1190 }
1191
1192 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1193  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1194  */
1195 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1196                          const struct bpf_reg_state *state,
1197                          struct bpf_reg_state *parent, u8 flag)
1198 {
1199         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1200         int cnt = 0;
1201
1202         while (parent) {
1203                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1204                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1205                         break;
1206                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1207                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1208                                 reg_type_str[parent->type],
1209                                 parent->var_off.value, parent->off);
1210                         return -EFAULT;
1211                 }
1212                 /* The first condition is more likely to be true than the
1213                  * second, checked it first.
1214                  */
1215                 if ((parent->live & REG_LIVE_READ) == flag ||
1216                     parent->live & REG_LIVE_READ64)
1217                         /* The parentage chain never changes and
1218                          * this parent was already marked as LIVE_READ.
1219                          * There is no need to keep walking the chain again and
1220                          * keep re-marking all parents as LIVE_READ.
1221                          * This case happens when the same register is read
1222                          * multiple times without writes into it in-between.
1223                          * Also, if parent has the stronger REG_LIVE_READ64 set,
1224                          * then no need to set the weak REG_LIVE_READ32.
1225                          */
1226                         break;
1227                 /* ... then we depend on parent's value */
1228                 parent->live |= flag;
1229                 /* REG_LIVE_READ64 overrides REG_LIVE_READ32. */
1230                 if (flag == REG_LIVE_READ64)
1231                         parent->live &= ~REG_LIVE_READ32;
1232                 state = parent;
1233                 parent = state->parent;
1234                 writes = true;
1235                 cnt++;
1236         }
1237
1238         if (env->longest_mark_read_walk < cnt)
1239                 env->longest_mark_read_walk = cnt;
1240         return 0;
1241 }
1242
1243 /* This function is supposed to be used by the following 32-bit optimization
1244  * code only. It returns TRUE if the source or destination register operates
1245  * on 64-bit, otherwise return FALSE.
1246  */
1247 static bool is_reg64(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
1248                      u32 regno, struct bpf_reg_state *reg, enum reg_arg_type t)
1249 {
1250         u8 code, class, op;
1251
1252         code = insn->code;
1253         class = BPF_CLASS(code);
1254         op = BPF_OP(code);
1255         if (class == BPF_JMP) {
1256                 /* BPF_EXIT for "main" will reach here. Return TRUE
1257                  * conservatively.
1258                  */
1259                 if (op == BPF_EXIT)
1260                         return true;
1261                 if (op == BPF_CALL) {
1262                         /* BPF to BPF call will reach here because of marking
1263                          * caller saved clobber with DST_OP_NO_MARK for which we
1264                          * don't care the register def because they are anyway
1265                          * marked as NOT_INIT already.
1266                          */
1267                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1268                                 return false;
1269                         /* Helper call will reach here because of arg type
1270                          * check, conservatively return TRUE.
1271                          */
1272                         if (t == SRC_OP)
1273                                 return true;
1274
1275                         return false;
1276                 }
1277         }
1278
1279         if (class == BPF_ALU64 || class == BPF_JMP ||
1280             /* BPF_END always use BPF_ALU class. */
1281             (class == BPF_ALU && op == BPF_END && insn->imm == 64))
1282                 return true;
1283
1284         if (class == BPF_ALU || class == BPF_JMP32)
1285                 return false;
1286
1287         if (class == BPF_LDX) {
1288                 if (t != SRC_OP)
1289                         return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1290                 /* LDX source must be ptr. */
1291                 return true;
1292         }
1293
1294         if (class == BPF_STX) {
1295                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1296                         return true;
1297                 return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1298         }
1299
1300         if (class == BPF_LD) {
1301                 u8 mode = BPF_MODE(code);
1302
1303                 /* LD_IMM64 */
1304                 if (mode == BPF_IMM)
1305                         return true;
1306
1307                 /* Both LD_IND and LD_ABS return 32-bit data. */
1308                 if (t != SRC_OP)
1309                         return  false;
1310
1311                 /* Implicit ctx ptr. */
1312                 if (regno == BPF_REG_6)
1313                         return true;
1314
1315                 /* Explicit source could be any width. */
1316                 return true;
1317         }
1318
1319         if (class == BPF_ST)
1320                 /* The only source register for BPF_ST is a ptr. */
1321                 return true;
1322
1323         /* Conservatively return true at default. */
1324         return true;
1325 }
1326
1327 /* Return TRUE if INSN doesn't have explicit value define. */
1328 static bool insn_no_def(struct bpf_insn *insn)
1329 {
1330         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1331
1332         return (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32 ||
1333                 class == BPF_STX || class == BPF_ST);
1334 }
1335
1336 /* Return TRUE if INSN has defined any 32-bit value explicitly. */
1337 static bool insn_has_def32(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1338 {
1339         if (insn_no_def(insn))
1340                 return false;
1341
1342         return !is_reg64(env, insn, insn->dst_reg, NULL, DST_OP);
1343 }
1344
1345 static void mark_insn_zext(struct bpf_verifier_env *env,
1346                            struct bpf_reg_state *reg)
1347 {
1348         s32 def_idx = reg->subreg_def;
1349
1350         if (def_idx == DEF_NOT_SUBREG)
1351                 return;
1352
1353         env->insn_aux_data[def_idx - 1].zext_dst = true;
1354         /* The dst will be zero extended, so won't be sub-register anymore. */
1355         reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1356 }
1357
1358 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1359                          enum reg_arg_type t)
1360 {
1361         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1362         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1363         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + env->insn_idx;
1364         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
1365         bool rw64;
1366
1367         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
1368                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
1369                 return -EINVAL;
1370         }
1371
1372         reg = &regs[regno];
1373         rw64 = is_reg64(env, insn, regno, reg, t);
1374         if (t == SRC_OP) {
1375                 /* check whether register used as source operand can be read */
1376                 if (reg->type == NOT_INIT) {
1377                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
1378                         return -EACCES;
1379                 }
1380                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
1381                 if (regno == BPF_REG_FP)
1382                         return 0;
1383
1384                 if (rw64)
1385                         mark_insn_zext(env, reg);
1386
1387                 return mark_reg_read(env, reg, reg->parent,
1388                                      rw64 ? REG_LIVE_READ64 : REG_LIVE_READ32);
1389         } else {
1390                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
1391                 if (regno == BPF_REG_FP) {
1392                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
1393                         return -EACCES;
1394                 }
1395                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1396                 reg->subreg_def = rw64 ? DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
1397                 if (t == DST_OP)
1398                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1399         }
1400         return 0;
1401 }
1402
1403 /* for any branch, call, exit record the history of jmps in the given state */
1404 static int push_jmp_history(struct bpf_verifier_env *env,
1405                             struct bpf_verifier_state *cur)
1406 {
1407         u32 cnt = cur->jmp_history_cnt;
1408         struct bpf_idx_pair *p;
1409
1410         cnt++;
1411         p = krealloc(cur->jmp_history, cnt * sizeof(*p), GFP_USER);
1412         if (!p)
1413                 return -ENOMEM;
1414         p[cnt - 1].idx = env->insn_idx;
1415         p[cnt - 1].prev_idx = env->prev_insn_idx;
1416         cur->jmp_history = p;
1417         cur->jmp_history_cnt = cnt;
1418         return 0;
1419 }
1420
1421 /* Backtrack one insn at a time. If idx is not at the top of recorded
1422  * history then previous instruction came from straight line execution.
1423  */
1424 static int get_prev_insn_idx(struct bpf_verifier_state *st, int i,
1425                              u32 *history)
1426 {
1427         u32 cnt = *history;
1428
1429         if (cnt && st->jmp_history[cnt - 1].idx == i) {
1430                 i = st->jmp_history[cnt - 1].prev_idx;
1431                 (*history)--;
1432         } else {
1433                 i--;
1434         }
1435         return i;
1436 }
1437
1438 /* For given verifier state backtrack_insn() is called from the last insn to
1439  * the first insn. Its purpose is to compute a bitmask of registers and
1440  * stack slots that needs precision in the parent verifier state.
1441  */
1442 static int backtrack_insn(struct bpf_verifier_env *env, int idx,
1443                           u32 *reg_mask, u64 *stack_mask)
1444 {
1445         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
1446                 .cb_print       = verbose,
1447                 .private_data   = env,
1448         };
1449         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + idx;
1450         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1451         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1452         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
1453         u32 dreg = 1u << insn->dst_reg;
1454         u32 sreg = 1u << insn->src_reg;
1455         u32 spi;
1456
1457         if (insn->code == 0)
1458                 return 0;
1459         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
1460                 verbose(env, "regs=%x stack=%llx before ", *reg_mask, *stack_mask);
1461                 verbose(env, "%d: ", idx);
1462                 print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
1463         }
1464
1465         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
1466                 if (!(*reg_mask & dreg))
1467                         return 0;
1468                 if (opcode == BPF_MOV) {
1469                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1470                                 /* dreg = sreg
1471                                  * dreg needs precision after this insn
1472                                  * sreg needs precision before this insn
1473                                  */
1474                                 *reg_mask &= ~dreg;
1475                                 *reg_mask |= sreg;
1476                         } else {
1477                                 /* dreg = K
1478                                  * dreg needs precision after this insn.
1479                                  * Corresponding register is already marked
1480                                  * as precise=true in this verifier state.
1481                                  * No further markings in parent are necessary
1482                                  */
1483                                 *reg_mask &= ~dreg;
1484                         }
1485                 } else {
1486                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1487                                 /* dreg += sreg
1488                                  * both dreg and sreg need precision
1489                                  * before this insn
1490                                  */
1491                                 *reg_mask |= sreg;
1492                         } /* else dreg += K
1493                            * dreg still needs precision before this insn
1494                            */
1495                 }
1496         } else if (class == BPF_LDX) {
1497                 if (!(*reg_mask & dreg))
1498                         return 0;
1499                 *reg_mask &= ~dreg;
1500
1501                 /* scalars can only be spilled into stack w/o losing precision.
1502                  * Load from any other memory can be zero extended.
1503                  * The desire to keep that precision is already indicated
1504                  * by 'precise' mark in corresponding register of this state.
1505                  * No further tracking necessary.
1506                  */
1507                 if (insn->src_reg != BPF_REG_FP)
1508                         return 0;
1509                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1510                         return 0;
1511
1512                 /* dreg = *(u64 *)[fp - off] was a fill from the stack.
1513                  * that [fp - off] slot contains scalar that needs to be
1514                  * tracked with precision
1515                  */
1516                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1517                 if (spi >= 64) {
1518                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1519                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1520                         return -EFAULT;
1521                 }
1522                 *stack_mask |= 1ull << spi;
1523         } else if (class == BPF_STX || class == BPF_ST) {
1524                 if (*reg_mask & dreg)
1525                         /* stx & st shouldn't be using _scalar_ dst_reg
1526                          * to access memory. It means backtracking
1527                          * encountered a case of pointer subtraction.
1528                          */
1529                         return -ENOTSUPP;
1530                 /* scalars can only be spilled into stack */
1531                 if (insn->dst_reg != BPF_REG_FP)
1532                         return 0;
1533                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1534                         return 0;
1535                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1536                 if (spi >= 64) {
1537                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1538                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1539                         return -EFAULT;
1540                 }
1541                 if (!(*stack_mask & (1ull << spi)))
1542                         return 0;
1543                 *stack_mask &= ~(1ull << spi);
1544                 if (class == BPF_STX)
1545                         *reg_mask |= sreg;
1546         } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
1547                 if (opcode == BPF_CALL) {
1548                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1549                                 return -ENOTSUPP;
1550                         /* regular helper call sets R0 */
1551                         *reg_mask &= ~1;
1552                         if (*reg_mask & 0x3f) {
1553                                 /* if backtracing was looking for registers R1-R5
1554                                  * they should have been found already.
1555                                  */
1556                                 verbose(env, "BUG regs %x\n", *reg_mask);
1557                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1558                                 return -EFAULT;
1559                         }
1560                 } else if (opcode == BPF_EXIT) {
1561                         return -ENOTSUPP;
1562                 }
1563         } else if (class == BPF_LD) {
1564                 if (!(*reg_mask & dreg))
1565                         return 0;
1566                 *reg_mask &= ~dreg;
1567                 /* It's ld_imm64 or ld_abs or ld_ind.
1568                  * For ld_imm64 no further tracking of precision
1569                  * into parent is necessary
1570                  */
1571                 if (mode == BPF_IND || mode == BPF_ABS)
1572                         /* to be analyzed */
1573                         return -ENOTSUPP;
1574         }
1575         return 0;
1576 }
1577
1578 /* the scalar precision tracking algorithm:
1579  * . at the start all registers have precise=false.
1580  * . scalar ranges are tracked as normal through alu and jmp insns.
1581  * . once precise value of the scalar register is used in:
1582  *   .  ptr + scalar alu
1583  *   . if (scalar cond K|scalar)
1584  *   .  helper_call(.., scalar, ...) where ARG_CONST is expected
1585  *   backtrack through the verifier states and mark all registers and
1586  *   stack slots with spilled constants that these scalar regisers
1587  *   should be precise.
1588  * . during state pruning two registers (or spilled stack slots)
1589  *   are equivalent if both are not precise.
1590  *
1591  * Note the verifier cannot simply walk register parentage chain,
1592  * since many different registers and stack slots could have been
1593  * used to compute single precise scalar.
1594  *
1595  * The approach of starting with precise=true for all registers and then
1596  * backtrack to mark a register as not precise when the verifier detects
1597  * that program doesn't care about specific value (e.g., when helper
1598  * takes register as ARG_ANYTHING parameter) is not safe.
1599  *
1600  * It's ok to walk single parentage chain of the verifier states.
1601  * It's possible that this backtracking will go all the way till 1st insn.
1602  * All other branches will be explored for needing precision later.
1603  *
1604  * The backtracking needs to deal with cases like:
1605  *   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)
1606  * r9 -= r8
1607  * r5 = r9
1608  * if r5 > 0x79f goto pc+7
1609  *    R5_w=inv(id=0,umax_value=1951,var_off=(0x0; 0x7ff))
1610  * r5 += 1
1611  * ...
1612  * call bpf_perf_event_output#25
1613  *   where .arg5_type = ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO
1614  *
1615  * and this case:
1616  * r6 = 1
1617  * call foo // uses callee's r6 inside to compute r0
1618  * r0 += r6
1619  * if r0 == 0 goto
1620  *
1621  * to track above reg_mask/stack_mask needs to be independent for each frame.
1622  *
1623  * Also if parent's curframe > frame where backtracking started,
1624  * the verifier need to mark registers in both frames, otherwise callees
1625  * may incorrectly prune callers. This is similar to
1626  * commit 7640ead93924 ("bpf: verifier: make sure callees don't prune with caller differences")
1627  *
1628  * For now backtracking falls back into conservative marking.
1629  */
1630 static void mark_all_scalars_precise(struct bpf_verifier_env *env,
1631                                      struct bpf_verifier_state *st)
1632 {
1633         struct bpf_func_state *func;
1634         struct bpf_reg_state *reg;
1635         int i, j;
1636
1637         /* big hammer: mark all scalars precise in this path.
1638          * pop_stack may still get !precise scalars.
1639          */
1640         for (; st; st = st->parent)
1641                 for (i = 0; i <= st->curframe; i++) {
1642                         func = st->frame[i];
1643                         for (j = 0; j < BPF_REG_FP; j++) {
1644                                 reg = &func->regs[j];
1645                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1646                                         continue;
1647                                 reg->precise = true;
1648                         }
1649                         for (j = 0; j < func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; j++) {
1650                                 if (func->stack[j].slot_type[0] != STACK_SPILL)
1651                                         continue;
1652                                 reg = &func->stack[j].spilled_ptr;
1653                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1654                                         continue;
1655                                 reg->precise = true;
1656                         }
1657                 }
1658 }
1659
1660 static int __mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1661                                   int spi)
1662 {
1663         struct bpf_verifier_state *st = env->cur_state;
1664         int first_idx = st->first_insn_idx;
1665         int last_idx = env->insn_idx;
1666         struct bpf_func_state *func;
1667         struct bpf_reg_state *reg;
1668         u32 reg_mask = regno >= 0 ? 1u << regno : 0;
1669         u64 stack_mask = spi >= 0 ? 1ull << spi : 0;
1670         bool skip_first = true;
1671         bool new_marks = false;
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         if (regno >= 0) {
1680                 reg = &func->regs[regno];
1681                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1682                         WARN_ONCE(1, "backtracing misuse");
1683                         return -EFAULT;
1684                 }
1685                 if (!reg->precise)
1686                         new_marks = true;
1687                 else
1688                         reg_mask = 0;
1689                 reg->precise = true;
1690         }
1691
1692         while (spi >= 0) {
1693                 if (func->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
1694                         stack_mask = 0;
1695                         break;
1696                 }
1697                 reg = &func->stack[spi].spilled_ptr;
1698                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1699                         stack_mask = 0;
1700                         break;
1701                 }
1702                 if (!reg->precise)
1703                         new_marks = true;
1704                 else
1705                         stack_mask = 0;
1706                 reg->precise = true;
1707                 break;
1708         }
1709
1710         if (!new_marks)
1711                 return 0;
1712         if (!reg_mask && !stack_mask)
1713                 return 0;
1714         for (;;) {
1715                 DECLARE_BITMAP(mask, 64);
1716                 u32 history = st->jmp_history_cnt;
1717
1718                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
1719                         verbose(env, "last_idx %d first_idx %d\n", last_idx, first_idx);
1720                 for (i = last_idx;;) {
1721                         if (skip_first) {
1722                                 err = 0;
1723                                 skip_first = false;
1724                         } else {
1725                                 err = backtrack_insn(env, i, &reg_mask, &stack_mask);
1726                         }
1727                         if (err == -ENOTSUPP) {
1728                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
1729                                 return 0;
1730                         } else if (err) {
1731                                 return err;
1732                         }
1733                         if (!reg_mask && !stack_mask)
1734                                 /* Found assignment(s) into tracked register in this state.
1735                                  * Since this state is already marked, just return.
1736                                  * Nothing to be tracked further in the parent state.
1737                                  */
1738                                 return 0;
1739                         if (i == first_idx)
1740                                 break;
1741                         i = get_prev_insn_idx(st, i, &history);
1742                         if (i >= env->prog->len) {
1743                                 /* This can happen if backtracking reached insn 0
1744                                  * and there are still reg_mask or stack_mask
1745                                  * to backtrack.
1746                                  * It means the backtracking missed the spot where
1747                                  * particular register was initialized with a constant.
1748                                  */
1749                                 verbose(env, "BUG backtracking idx %d\n", i);
1750                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1751                                 return -EFAULT;
1752                         }
1753                 }
1754                 st = st->parent;
1755                 if (!st)
1756                         break;
1757
1758                 new_marks = false;
1759                 func = st->frame[st->curframe];
1760                 bitmap_from_u64(mask, reg_mask);
1761                 for_each_set_bit(i, mask, 32) {
1762                         reg = &func->regs[i];
1763                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1764                                 reg_mask &= ~(1u << i);
1765                                 continue;
1766                         }
1767                         if (!reg->precise)
1768                                 new_marks = true;
1769                         reg->precise = true;
1770                 }
1771
1772                 bitmap_from_u64(mask, stack_mask);
1773                 for_each_set_bit(i, mask, 64) {
1774                         if (i >= func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE) {
1775                                 /* the sequence of instructions:
1776                                  * 2: (bf) r3 = r10
1777                                  * 3: (7b) *(u64 *)(r3 -8) = r0
1778                                  * 4: (79) r4 = *(u64 *)(r10 -8)
1779                                  * doesn't contain jmps. It's backtracked
1780                                  * as a single block.
1781                                  * During backtracking insn 3 is not recognized as
1782                                  * stack access, so at the end of backtracking
1783                                  * stack slot fp-8 is still marked in stack_mask.
1784                                  * However the parent state may not have accessed
1785                                  * fp-8 and it's "unallocated" stack space.
1786                                  * In such case fallback to conservative.
1787                                  */
1788                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
1789                                 return 0;
1790                         }
1791
1792                         if (func->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
1793                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
1794                                 continue;
1795                         }
1796                         reg = &func->stack[i].spilled_ptr;
1797                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1798                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
1799                                 continue;
1800                         }
1801                         if (!reg->precise)
1802                                 new_marks = true;
1803                         reg->precise = true;
1804                 }
1805                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
1806                         print_verifier_state(env, func);
1807                         verbose(env, "parent %s regs=%x stack=%llx marks\n",
1808                                 new_marks ? "didn't have" : "already had",
1809                                 reg_mask, stack_mask);
1810                 }
1811
1812                 if (!reg_mask && !stack_mask)
1813                         break;
1814                 if (!new_marks)
1815                         break;
1816
1817                 last_idx = st->last_insn_idx;
1818                 first_idx = st->first_insn_idx;
1819         }
1820         return 0;
1821 }
1822
1823 static int mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1824 {
1825         return __mark_chain_precision(env, regno, -1);
1826 }
1827
1828 static int mark_chain_precision_stack(struct bpf_verifier_env *env, int spi)
1829 {
1830         return __mark_chain_precision(env, -1, spi);
1831 }
1832
1833 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
1834 {
1835         switch (type) {
1836         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1837         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
1838         case PTR_TO_STACK:
1839         case PTR_TO_CTX:
1840         case PTR_TO_PACKET:
1841         case PTR_TO_PACKET_META:
1842         case PTR_TO_PACKET_END:
1843         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1844         case CONST_PTR_TO_MAP:
1845         case PTR_TO_SOCKET:
1846         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1847         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
1848         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
1849         case PTR_TO_TCP_SOCK:
1850         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
1851         case PTR_TO_XDP_SOCK:
1852                 return true;
1853         default:
1854                 return false;
1855         }
1856 }
1857
1858 /* Does this register contain a constant zero? */
1859 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
1860 {
1861         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1862 }
1863
1864 static bool register_is_const(struct bpf_reg_state *reg)
1865 {
1866         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off);
1867 }
1868
1869 static void save_register_state(struct bpf_func_state *state,
1870                                 int spi, struct bpf_reg_state *reg)
1871 {
1872         int i;
1873
1874         state->stack[spi].spilled_ptr = *reg;
1875         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1876
1877         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1878                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
1879 }
1880
1881 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
1882  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
1883  */
1884 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
1885                              struct bpf_func_state *state, /* func where register points to */
1886                              int off, int size, int value_regno, int insn_idx)
1887 {
1888         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
1889         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
1890         u32 dst_reg = env->prog->insnsi[insn_idx].dst_reg;
1891         struct bpf_reg_state *reg = NULL;
1892
1893         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
1894                                  state->acquired_refs, true);
1895         if (err)
1896                 return err;
1897         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
1898          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
1899          */
1900         if (!env->allow_ptr_leaks &&
1901             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1902             size != BPF_REG_SIZE) {
1903                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
1904                 return -EACCES;
1905         }
1906
1907         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
1908         if (value_regno >= 0)
1909                 reg = &cur->regs[value_regno];
1910
1911         if (reg && size == BPF_REG_SIZE && register_is_const(reg) &&
1912             !register_is_null(reg) && env->allow_ptr_leaks) {
1913                 if (dst_reg != BPF_REG_FP) {
1914                         /* The backtracking logic can only recognize explicit
1915                          * stack slot address like [fp - 8]. Other spill of
1916                          * scalar via different register has to be conervative.
1917                          * Backtrack from here and mark all registers as precise
1918                          * that contributed into 'reg' being a constant.
1919                          */
1920                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
1921                         if (err)
1922                                 return err;
1923                 }
1924                 save_register_state(state, spi, reg);
1925         } else if (reg && is_spillable_regtype(reg->type)) {
1926                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
1927                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1928                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
1929                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1930                         return -EACCES;
1931                 }
1932
1933                 if (state != cur && reg->type == PTR_TO_STACK) {
1934                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
1935                         return -EINVAL;
1936                 }
1937
1938                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1939                         bool sanitize = false;
1940
1941                         if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1942                             register_is_const(&state->stack[spi].spilled_ptr))
1943                                 sanitize = true;
1944                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1945                                 if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_MISC) {
1946                                         sanitize = true;
1947                                         break;
1948                                 }
1949                         if (sanitize) {
1950                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
1951                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
1952
1953                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
1954                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
1955                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
1956                                  * (speculative store bypass)
1957                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
1958                                  * store of zero.
1959                                  */
1960                                 if (*poff && *poff != soff) {
1961                                         /* disallow programs where single insn stores
1962                                          * into two different stack slots, since verifier
1963                                          * cannot sanitize them
1964                                          */
1965                                         verbose(env,
1966                                                 "insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
1967                                                 insn_idx, *poff, soff);
1968                                         return -EINVAL;
1969                                 }
1970                                 *poff = soff;
1971                         }
1972                 }
1973                 save_register_state(state, spi, reg);
1974         } else {
1975                 u8 type = STACK_MISC;
1976
1977                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
1978                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
1979                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
1980                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
1981                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1982                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
1983
1984                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
1985                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
1986                  * when stack slots are partially written.
1987                  * This heuristic means that read propagation will be
1988                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
1989                  * to stack slots all the way to first state when programs
1990                  * writes+reads less than 8 bytes
1991                  */
1992                 if (size == BPF_REG_SIZE)
1993                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1994
1995                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
1996                 if (reg && register_is_null(reg)) {
1997                         /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
1998                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
1999                         if (err)
2000                                 return err;
2001                         type = STACK_ZERO;
2002                 }
2003
2004                 /* Mark slots affected by this stack write. */
2005                 for (i = 0; i < size; i++)
2006                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
2007                                 type;
2008         }
2009         return 0;
2010 }
2011
2012 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
2013                             struct bpf_func_state *reg_state /* func where register points to */,
2014                             int off, int size, int value_regno)
2015 {
2016         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2017         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2018         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2019         struct bpf_reg_state *reg;
2020         u8 *stype;
2021
2022         if (reg_state->allocated_stack <= slot) {
2023                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
2024                         off, size);
2025                 return -EACCES;
2026         }
2027         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
2028         reg = &reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
2029
2030         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
2031                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2032                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2033                                 verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
2034                                 verbose(env, "invalid size of register fill\n");
2035                                 return -EACCES;
2036                         }
2037                         if (value_regno >= 0) {
2038                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
2039                                 state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2040                         }
2041                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2042                         return 0;
2043                 }
2044                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
2045                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
2046                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
2047                                 return -EACCES;
2048                         }
2049                 }
2050
2051                 if (value_regno >= 0) {
2052                         /* restore register state from stack */
2053                         state->regs[value_regno] = *reg;
2054                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
2055                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
2056                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
2057                          */
2058                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2059                 }
2060                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2061         } else {
2062                 int zeros = 0;
2063
2064                 for (i = 0; i < size; i++) {
2065                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC)
2066                                 continue;
2067                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO) {
2068                                 zeros++;
2069                                 continue;
2070                         }
2071                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
2072                                 off, i, size);
2073                         return -EACCES;
2074                 }
2075                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2076                 if (value_regno >= 0) {
2077                         if (zeros == size) {
2078                                 /* any size read into register is zero extended,
2079                                  * so the whole register == const_zero
2080                                  */
2081                                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[value_regno]);
2082                                 /* backtracking doesn't support STACK_ZERO yet,
2083                                  * so mark it precise here, so that later
2084                                  * backtracking can stop here.
2085                                  * Backtracking may not need this if this register
2086                                  * doesn't participate in pointer adjustment.
2087                                  * Forward propagation of precise flag is not
2088                                  * necessary either. This mark is only to stop
2089                                  * backtracking. Any register that contributed
2090                                  * to const 0 was marked precise before spill.
2091                                  */
2092                                 state->regs[value_regno].precise = true;
2093                         } else {
2094                                 /* have read misc data from the stack */
2095                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
2096                         }
2097                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2098                 }
2099         }
2100         return 0;
2101 }
2102
2103 static int check_stack_access(struct bpf_verifier_env *env,
2104                               const struct bpf_reg_state *reg,
2105                               int off, int size)
2106 {
2107         /* Stack accesses must be at a fixed offset, so that we
2108          * can determine what type of data were returned. See
2109          * check_stack_read().
2110          */
2111         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
2112                 char tn_buf[48];
2113
2114                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2115                 verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d\n",
2116                         tn_buf, off, size);
2117                 return -EACCES;
2118         }
2119
2120         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
2121                 verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
2122                 return -EACCES;
2123         }
2124
2125         return 0;
2126 }
2127
2128 static int check_map_access_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2129                                  int off, int size, enum bpf_access_type type)
2130 {
2131         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2132         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2133         u32 cap = bpf_map_flags_to_cap(map);
2134
2135         if (type == BPF_WRITE && !(cap & BPF_MAP_CAN_WRITE)) {
2136                 verbose(env, "write into map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2137                         map->value_size, off, size);
2138                 return -EACCES;
2139         }
2140
2141         if (type == BPF_READ && !(cap & BPF_MAP_CAN_READ)) {
2142                 verbose(env, "read from map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2143                         map->value_size, off, size);
2144                 return -EACCES;
2145         }
2146
2147         return 0;
2148 }
2149
2150 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
2151 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2152                               int size, bool zero_size_allowed)
2153 {
2154         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2155         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2156
2157         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2158             off + size > map->value_size) {
2159                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2160                         map->value_size, off, size);
2161                 return -EACCES;
2162         }
2163         return 0;
2164 }
2165
2166 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
2167 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2168                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
2169 {
2170         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2171         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2172         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
2173         int err;
2174
2175         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
2176          * need to try adding each of min_value and max_value to off
2177          * to make sure our theoretical access will be safe.
2178          */
2179         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
2180                 print_verifier_state(env, state);
2181
2182         /* The minimum value is only important with signed
2183          * comparisons where we can't assume the floor of a
2184          * value is 0.  If we are using signed variables for our
2185          * index'es we need to make sure that whatever we use
2186          * will have a set floor within our range.
2187          */
2188         if (reg->smin_value < 0 &&
2189             (reg->smin_value == S64_MIN ||
2190              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
2191               reg->smin_value + off < 0)) {
2192                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2193                         regno);
2194                 return -EACCES;
2195         }
2196         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
2197                                  zero_size_allowed);
2198         if (err) {
2199                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
2200                         regno);
2201                 return err;
2202         }
2203
2204         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
2205          * sure we won't do bad things.
2206          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
2207          */
2208         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
2209                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
2210                         regno);
2211                 return -EACCES;
2212         }
2213         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
2214                                  zero_size_allowed);
2215         if (err)
2216                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
2217                         regno);
2218
2219         if (map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr)) {
2220                 u32 lock = reg->map_ptr->spin_lock_off;
2221
2222                 /* if any part of struct bpf_spin_lock can be touched by
2223                  * load/store reject this program.
2224                  * To check that [x1, x2) overlaps with [y1, y2)
2225                  * it is sufficient to check x1 < y2 && y1 < x2.
2226                  */
2227                 if (reg->smin_value + off < lock + sizeof(struct bpf_spin_lock) &&
2228                      lock < reg->umax_value + off + size) {
2229                         verbose(env, "bpf_spin_lock cannot be accessed directly by load/store\n");
2230                         return -EACCES;
2231                 }
2232         }
2233         return err;
2234 }
2235
2236 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
2237
2238 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
2239                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
2240                                        enum bpf_access_type t)
2241 {
2242         switch (env->prog->type) {
2243         /* Program types only with direct read access go here! */
2244         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
2245         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
2246         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
2247         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
2248         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
2249         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
2250                 if (t == BPF_WRITE)
2251                         return false;
2252                 /* fallthrough */
2253
2254         /* Program types with direct read + write access go here! */
2255         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2256         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2257         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
2258         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
2259         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
2260         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
2261                 if (meta)
2262                         return meta->pkt_access;
2263
2264                 env->seen_direct_write = true;
2265                 return true;
2266
2267         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
2268                 if (t == BPF_WRITE)
2269                         env->seen_direct_write = true;
2270
2271                 return true;
2272
2273         default:
2274                 return false;
2275         }
2276 }
2277
2278 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2279                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
2280 {
2281         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2282         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2283
2284         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2285             (u64)off + size > reg->range) {
2286                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
2287                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
2288                 return -EACCES;
2289         }
2290         return 0;
2291 }
2292
2293 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2294                                int size, bool zero_size_allowed)
2295 {
2296         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2297         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2298         int err;
2299
2300         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
2301          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
2302          * offset.
2303          */
2304
2305         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
2306          * detail to prove they're safe.
2307          */
2308         if (reg->smin_value < 0) {
2309                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2310                         regno);
2311                 return -EACCES;
2312         }
2313         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
2314         if (err) {
2315                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
2316                 return err;
2317         }
2318
2319         /* __check_packet_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
2320          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
2321          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
2322          * that __check_packet_access would have rejected this pkt access.
2323          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
2324          */
2325         env->prog->aux->max_pkt_offset =
2326                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
2327                       off + reg->umax_value + size - 1);
2328
2329         return err;
2330 }
2331
2332 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
2333 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
2334                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
2335 {
2336         struct bpf_insn_access_aux info = {
2337                 .reg_type = *reg_type,
2338         };
2339
2340         if (env->ops->is_valid_access &&
2341             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
2342                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
2343                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
2344                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
2345                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
2346                  * will only allow for whole field access and rejects any other
2347                  * type of narrower access.
2348                  */
2349                 *reg_type = info.reg_type;
2350
2351                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
2352                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
2353                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
2354                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
2355                 return 0;
2356         }
2357
2358         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
2359         return -EACCES;
2360 }
2361
2362 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
2363                                   int size)
2364 {
2365         if (size < 0 || off < 0 ||
2366             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
2367                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
2368                         off, size);
2369                 return -EACCES;
2370         }
2371         return 0;
2372 }
2373
2374 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
2375                              u32 regno, int off, int size,
2376                              enum bpf_access_type t)
2377 {
2378         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2379         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2380         struct bpf_insn_access_aux info = {};
2381         bool valid;
2382
2383         if (reg->smin_value < 0) {
2384                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2385                         regno);
2386                 return -EACCES;
2387         }
2388
2389         switch (reg->type) {
2390         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2391                 valid = bpf_sock_common_is_valid_access(off, size, t, &info);
2392                 break;
2393         case PTR_TO_SOCKET:
2394                 valid = bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2395                 break;
2396         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2397                 valid = bpf_tcp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2398                 break;
2399         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2400                 valid = bpf_xdp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2401                 break;
2402         default:
2403                 valid = false;
2404         }
2405
2406
2407         if (valid) {
2408                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size =
2409                         info.ctx_field_size;
2410                 return 0;
2411         }
2412
2413         verbose(env, "R%d invalid %s access off=%d size=%d\n",
2414                 regno, reg_type_str[reg->type], off, size);
2415
2416         return -EACCES;
2417 }
2418
2419 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
2420                                const struct bpf_reg_state *reg)
2421 {
2422         if (allow_ptr_leaks)
2423                 return false;
2424
2425         return reg->type != SCALAR_VALUE;
2426 }
2427
2428 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2429 {
2430         return cur_regs(env) + regno;
2431 }
2432
2433 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2434 {
2435         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
2436 }
2437
2438 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2439 {
2440         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2441
2442         return reg->type == PTR_TO_CTX;
2443 }
2444
2445 static bool is_sk_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2446 {
2447         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2448
2449         return type_is_sk_pointer(reg->type);
2450 }
2451
2452 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2453 {
2454         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2455
2456         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
2457 }
2458
2459 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2460 {
2461         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2462
2463         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
2464         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
2465 }
2466
2467 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2468                                    const struct bpf_reg_state *reg,
2469                                    int off, int size, bool strict)
2470 {
2471         struct tnum reg_off;
2472         int ip_align;
2473
2474         /* Byte size accesses are always allowed. */
2475         if (!strict || size == 1)
2476                 return 0;
2477
2478         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
2479          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
2480          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
2481          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
2482          * to this code only in strict mode where we want to emulate
2483          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
2484          * unconditional IP align value of '2'.
2485          */
2486         ip_align = 2;
2487
2488         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
2489         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2490                 char tn_buf[48];
2491
2492                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2493                 verbose(env,
2494                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
2495                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
2496                 return -EACCES;
2497         }
2498
2499         return 0;
2500 }
2501
2502 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2503                                        const struct bpf_reg_state *reg,
2504                                        const char *pointer_desc,
2505                                        int off, int size, bool strict)
2506 {
2507         struct tnum reg_off;
2508
2509         /* Byte size accesses are always allowed. */
2510         if (!strict || size == 1)
2511                 return 0;
2512
2513         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
2514         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2515                 char tn_buf[48];
2516
2517                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2518                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
2519                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
2520                 return -EACCES;
2521         }
2522
2523         return 0;
2524 }
2525
2526 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2527                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
2528                                int size, bool strict_alignment_once)
2529 {
2530         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
2531         const char *pointer_desc = "";
2532
2533         switch (reg->type) {
2534         case PTR_TO_PACKET:
2535         case PTR_TO_PACKET_META:
2536                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
2537                  * right in front, treat it the very same way.
2538                  */
2539                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
2540         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
2541                 pointer_desc = "flow keys ";
2542                 break;
2543         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2544                 pointer_desc = "value ";
2545                 break;
2546         case PTR_TO_CTX:
2547                 pointer_desc = "context ";
2548                 break;
2549         case PTR_TO_STACK:
2550                 pointer_desc = "stack ";
2551                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
2552                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
2553                  * aligned.
2554                  */
2555                 strict = true;
2556                 break;
2557         case PTR_TO_SOCKET:
2558                 pointer_desc = "sock ";
2559                 break;
2560         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2561                 pointer_desc = "sock_common ";
2562                 break;
2563         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2564                 pointer_desc = "tcp_sock ";
2565                 break;
2566         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2567                 pointer_desc = "xdp_sock ";
2568                 break;
2569         default:
2570                 break;
2571         }
2572         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
2573                                            strict);
2574 }
2575
2576 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2577                               const struct bpf_func_state *func,
2578                               int off)
2579 {
2580         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
2581
2582         if (stack >= -off)
2583                 return 0;
2584
2585         /* update known max for given subprogram */
2586         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
2587         return 0;
2588 }
2589
2590 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
2591  * and recursively walk all callees that given function can call.
2592  * Ignore jump and exit insns.
2593  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
2594  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
2595  */
2596 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
2597 {
2598         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
2599         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
2600         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
2601         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
2602         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
2603
2604 process_func:
2605         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
2606          * of interpreter stack size
2607          */
2608         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2609         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
2610                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
2611                         frame + 1, depth);
2612                 return -EACCES;
2613         }
2614 continue_func:
2615         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
2616         for (; i < subprog_end; i++) {
2617                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
2618                         continue;
2619                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
2620                         continue;
2621                 /* remember insn and function to return to */
2622                 ret_insn[frame] = i + 1;
2623                 ret_prog[frame] = idx;
2624
2625                 /* find the callee */
2626                 i = i + insn[i].imm + 1;
2627                 idx = find_subprog(env, i);
2628                 if (idx < 0) {
2629                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2630                                   i);
2631                         return -EFAULT;
2632                 }
2633                 frame++;
2634                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
2635                         verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep !\n",
2636                                 frame);
2637                         return -E2BIG;
2638                 }
2639                 goto process_func;
2640         }
2641         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
2642          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
2643          */
2644         if (frame == 0)
2645                 return 0;
2646         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2647         frame--;
2648         i = ret_insn[frame];
2649         idx = ret_prog[frame];
2650         goto continue_func;
2651 }
2652
2653 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
2654 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2655                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
2656 {
2657         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
2658
2659         subprog = find_subprog(env, start);
2660         if (subprog < 0) {
2661                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2662                           start);
2663                 return -EFAULT;
2664         }
2665         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
2666 }
2667 #endif
2668
2669 static int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
2670                          const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
2671 {
2672         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
2673          * its original, unmodified form.
2674          */
2675
2676         if (reg->off) {
2677                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
2678                         regno, reg->off);
2679                 return -EACCES;
2680         }
2681
2682         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2683                 char tn_buf[48];
2684
2685                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2686                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
2687                 return -EACCES;
2688         }
2689
2690         return 0;
2691 }
2692
2693 static int check_tp_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
2694                                   const struct bpf_reg_state *reg,
2695                                   int regno, int off, int size)
2696 {
2697         if (off < 0) {
2698                 verbose(env,
2699                         "R%d invalid tracepoint buffer access: off=%d, size=%d",
2700                         regno, off, size);
2701                 return -EACCES;
2702         }
2703         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2704                 char tn_buf[48];
2705
2706                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2707                 verbose(env,
2708                         "R%d invalid variable buffer offset: off=%d, var_off=%s",
2709                         regno, off, tn_buf);
2710                 return -EACCES;
2711         }
2712         if (off + size > env->prog->aux->max_tp_access)
2713                 env->prog->aux->max_tp_access = off + size;
2714
2715         return 0;
2716 }
2717
2718
2719 /* truncate register to smaller size (in bytes)
2720  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
2721  */
2722 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
2723 {
2724         u64 mask;
2725
2726         /* clear high bits in bit representation */
2727         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
2728
2729         /* fix arithmetic bounds */
2730         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
2731         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
2732                 reg->umin_value &= mask;
2733                 reg->umax_value &= mask;
2734         } else {
2735                 reg->umin_value = 0;
2736                 reg->umax_value = mask;
2737         }
2738         reg->smin_value = reg->umin_value;
2739         reg->smax_value = reg->umax_value;
2740 }
2741
2742 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
2743  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
2744  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
2745  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
2746  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
2747  */
2748 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
2749                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
2750                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
2751 {
2752         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2753         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
2754         struct bpf_func_state *state;
2755         int size, err = 0;
2756
2757         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
2758         if (size < 0)
2759                 return size;
2760
2761         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
2762         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
2763         if (err)
2764                 return err;
2765
2766         /* for access checks, reg->off is just part of off */
2767         off += reg->off;
2768
2769         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
2770                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2771                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2772                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
2773                         return -EACCES;
2774                 }
2775                 err = check_map_access_type(env, regno, off, size, t);
2776                 if (err)
2777                         return err;
2778                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
2779                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2780                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2781
2782         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
2783                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
2784
2785                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2786                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2787                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
2788                         return -EACCES;
2789                 }
2790
2791                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
2792                 if (err < 0)
2793                         return err;
2794
2795                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
2796                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
2797                         /* ctx access returns either a scalar, or a
2798                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
2799                          * case, we know the offset is zero.
2800                          */
2801                         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
2802                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2803                         } else {
2804                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
2805                                                     value_regno);
2806                                 if (reg_type_may_be_null(reg_type))
2807                                         regs[value_regno].id = ++env->id_gen;
2808                                 /* A load of ctx field could have different
2809                                  * actual load size with the one encoded in the
2810                                  * insn. When the dst is PTR, it is for sure not
2811                                  * a sub-register.
2812                                  */
2813                                 regs[value_regno].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
2814                         }
2815                         regs[value_regno].type = reg_type;
2816                 }
2817
2818         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
2819                 off += reg->var_off.value;
2820                 err = check_stack_access(env, reg, off, size);
2821                 if (err)
2822                         return err;
2823
2824                 state = func(env, reg);
2825                 err = update_stack_depth(env, state, off);
2826                 if (err)
2827                         return err;
2828
2829                 if (t == BPF_WRITE)
2830                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
2831                                                 value_regno, insn_idx);
2832                 else
2833                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
2834                                                value_regno);
2835         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
2836                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
2837                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
2838                         return -EACCES;
2839                 }
2840                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2841                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2842                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
2843                                 value_regno);
2844                         return -EACCES;
2845                 }
2846                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
2847                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2848                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2849         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
2850                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2851                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2852                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
2853                                 value_regno);
2854                         return -EACCES;
2855                 }
2856
2857                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
2858                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2859                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2860         } else if (type_is_sk_pointer(reg->type)) {
2861                 if (t == BPF_WRITE) {
2862                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
2863                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
2864                         return -EACCES;
2865                 }
2866                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
2867                 if (!err && value_regno >= 0)
2868                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2869         } else if (reg->type == PTR_TO_TP_BUFFER) {
2870                 err = check_tp_buffer_access(env, reg, regno, off, size);
2871                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2872                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2873         } else {
2874                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
2875                         reg_type_str[reg->type]);
2876                 return -EACCES;
2877         }
2878
2879         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
2880             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
2881                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
2882                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
2883         }
2884         return err;
2885 }
2886
2887 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
2888 {
2889         int err;
2890
2891         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
2892             insn->imm != 0) {
2893                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
2894                 return -EINVAL;
2895         }
2896
2897         /* check src1 operand */
2898         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2899         if (err)
2900                 return err;
2901
2902         /* check src2 operand */
2903         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2904         if (err)
2905                 return err;
2906
2907         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2908                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
2909                 return -EACCES;
2910         }
2911
2912         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
2913             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
2914             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg) ||
2915             is_sk_reg(env, insn->dst_reg)) {
2916                 verbose(env, "BPF_XADD stores into R%d %s is not allowed\n",
2917                         insn->dst_reg,
2918                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
2919                 return -EACCES;
2920         }
2921
2922         /* check whether atomic_add can read the memory */
2923         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2924                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1, true);
2925         if (err)
2926                 return err;
2927
2928         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
2929         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2930                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
2931 }
2932
2933 static int __check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2934                                   int off, int access_size,
2935                                   bool zero_size_allowed)
2936 {
2937         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2938
2939         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
2940             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
2941                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
2942                         verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
2943                                 regno, off, access_size);
2944                 } else {
2945                         char tn_buf[48];
2946
2947                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2948                         verbose(env, "invalid stack type R%d var_off=%s access_size=%d\n",
2949                                 regno, tn_buf, access_size);
2950                 }
2951                 return -EACCES;
2952         }
2953         return 0;
2954 }
2955
2956 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
2957  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
2958  * and all elements of stack are initialized.
2959  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
2960  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
2961  */
2962 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2963                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
2964                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
2965 {
2966         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2967         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
2968         int err, min_off, max_off, i, j, slot, spi;
2969
2970         if (reg->type != PTR_TO_STACK) {
2971                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
2972                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
2973                     register_is_null(reg))
2974                         return 0;
2975
2976                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
2977                         reg_type_str[reg->type],
2978                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
2979                 return -EACCES;
2980         }
2981
2982         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
2983                 min_off = max_off = reg->var_off.value + reg->off;
2984                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
2985                                              zero_size_allowed);
2986                 if (err)
2987                         return err;
2988         } else {
2989                 /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for
2990                  * simplicity since it requires corresponding support in
2991                  * Spectre masking for stack ALU.
2992                  * See also retrieve_ptr_limit().
2993                  */
2994                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
2995                         char tn_buf[48];
2996
2997                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2998                         verbose(env, "R%d indirect variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
2999                                 regno, tn_buf);
3000                         return -EACCES;
3001                 }
3002                 /* Only initialized buffer on stack is allowed to be accessed
3003                  * with variable offset. With uninitialized buffer it's hard to
3004                  * guarantee that whole memory is marked as initialized on
3005                  * helper return since specific bounds are unknown what may
3006                  * cause uninitialized stack leaking.
3007                  */
3008                 if (meta && meta->raw_mode)
3009                         meta = NULL;
3010
3011                 if (reg->smax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF ||
3012                     reg->smax_value <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
3013                         verbose(env, "R%d unbounded indirect variable offset stack access\n",
3014                                 regno);
3015                         return -EACCES;
3016                 }
3017                 min_off = reg->smin_value + reg->off;
3018                 max_off = reg->smax_value + reg->off;
3019                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
3020                                              zero_size_allowed);
3021                 if (err) {
3022                         verbose(env, "R%d min value is outside of stack bound\n",
3023                                 regno);
3024                         return err;
3025                 }
3026                 err = __check_stack_boundary(env, regno, max_off, access_size,
3027                                              zero_size_allowed);
3028                 if (err) {
3029                         verbose(env, "R%d max value is outside of stack bound\n",
3030                                 regno);
3031                         return err;
3032                 }
3033         }
3034
3035         if (meta && meta->raw_mode) {
3036                 meta->access_size = access_size;
3037                 meta->regno = regno;
3038                 return 0;
3039         }
3040
3041         for (i = min_off; i < max_off + access_size; i++) {
3042                 u8 *stype;
3043
3044                 slot = -i - 1;
3045                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
3046                 if (state->allocated_stack <= slot)
3047                         goto err;
3048                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
3049                 if (*stype == STACK_MISC)
3050                         goto mark;
3051                 if (*stype == STACK_ZERO) {
3052                         /* helper can write anything into the stack */
3053                         *stype = STACK_MISC;
3054                         goto mark;
3055                 }
3056                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
3057                     state->stack[spi].spilled_ptr.type == SCALAR_VALUE) {
3058                         __mark_reg_unknown(&state->stack[spi].spilled_ptr);
3059                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
3060                                 state->stack[spi].slot_type[j] = STACK_MISC;
3061                         goto mark;
3062                 }
3063
3064 err:
3065                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3066                         verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
3067                                 min_off, i - min_off, access_size);
3068                 } else {
3069                         char tn_buf[48];
3070
3071                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3072                         verbose(env, "invalid indirect read from stack var_off %s+%d size %d\n",
3073                                 tn_buf, i - min_off, access_size);
3074                 }
3075                 return -EACCES;
3076 mark:
3077                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
3078                  * the whole slot to be marked as 'read'
3079                  */
3080                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
3081                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
3082                               REG_LIVE_READ64);
3083         }
3084         return update_stack_depth(env, state, min_off);
3085 }
3086
3087 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3088                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
3089                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
3090 {
3091         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3092
3093         switch (reg->type) {
3094         case PTR_TO_PACKET:
3095         case PTR_TO_PACKET_META:
3096                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
3097                                            zero_size_allowed);
3098         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3099                 if (check_map_access_type(env, regno, reg->off, access_size,
3100                                           meta && meta->raw_mode ? BPF_WRITE :
3101                                           BPF_READ))
3102                         return -EACCES;
3103                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
3104                                         zero_size_allowed);
3105         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
3106                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
3107                                             zero_size_allowed, meta);
3108         }
3109 }
3110
3111 /* Implementation details:
3112  * bpf_map_lookup returns PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
3113  * Two bpf_map_lookups (even with the same key) will have different reg->id.
3114  * For traditional PTR_TO_MAP_VALUE the verifier clears reg->id after
3115  * value_or_null->value transition, since the verifier only cares about
3116  * the range of access to valid map value pointer and doesn't care about actual
3117  * address of the map element.
3118  * For maps with 'struct bpf_spin_lock' inside map value the verifier keeps
3119  * reg->id > 0 after value_or_null->value transition. By doing so
3120  * two bpf_map_lookups will be considered two different pointers that
3121  * point to different bpf_spin_locks.
3122  * The verifier allows taking only one bpf_spin_lock at a time to avoid
3123  * dead-locks.
3124  * Since only one bpf_spin_lock is allowed the checks are simpler than
3125  * reg_is_refcounted() logic. The verifier needs to remember only
3126  * one spin_lock instead of array of acquired_refs.
3127  * cur_state->active_spin_lock remembers which map value element got locked
3128  * and clears it after bpf_spin_unlock.
3129  */
3130 static int process_spin_lock(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3131                              bool is_lock)
3132 {
3133         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3134         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
3135         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
3136         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3137         u64 val = reg->var_off.value;
3138
3139         if (reg->type != PTR_TO_MAP_VALUE) {
3140                 verbose(env, "R%d is not a pointer to map_value\n", regno);
3141                 return -EINVAL;
3142         }
3143         if (!is_const) {
3144                 verbose(env,
3145                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_spin_lock has to be at the constant offset\n",
3146                         regno);
3147                 return -EINVAL;
3148         }
3149         if (!map->btf) {
3150                 verbose(env,
3151                         "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_spin_lock\n",
3152                         map->name);
3153                 return -EINVAL;
3154         }
3155         if (!map_value_has_spin_lock(map)) {
3156                 if (map->spin_lock_off == -E2BIG)
3157                         verbose(env,
3158                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_spin_lock'\n",
3159                                 map->name);
3160                 else if (map->spin_lock_off == -ENOENT)
3161                         verbose(env,
3162                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_spin_lock'\n",
3163                                 map->name);
3164                 else
3165                         verbose(env,
3166                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_spin_lock is mangled\n",
3167                                 map->name);
3168                 return -EINVAL;
3169         }
3170         if (map->spin_lock_off != val + reg->off) {
3171                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_spin_lock'\n",
3172                         val + reg->off);
3173                 return -EINVAL;
3174         }
3175         if (is_lock) {
3176                 if (cur->active_spin_lock) {
3177                         verbose(env,
3178                                 "Locking two bpf_spin_locks are not allowed\n");
3179                         return -EINVAL;
3180                 }
3181                 cur->active_spin_lock = reg->id;
3182         } else {
3183                 if (!cur->active_spin_lock) {
3184                         verbose(env, "bpf_spin_unlock without taking a lock\n");
3185                         return -EINVAL;
3186                 }
3187                 if (cur->active_spin_lock != reg->id) {
3188                         verbose(env, "bpf_spin_unlock of different lock\n");
3189                         return -EINVAL;
3190                 }
3191                 cur->active_spin_lock = 0;
3192         }
3193         return 0;
3194 }
3195
3196 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
3197 {
3198         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
3199                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
3200                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3201 }
3202
3203 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
3204 {
3205         return type == ARG_CONST_SIZE ||
3206                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
3207 }
3208
3209 static bool arg_type_is_int_ptr(enum bpf_arg_type type)
3210 {
3211         return type == ARG_PTR_TO_INT ||
3212                type == ARG_PTR_TO_LONG;
3213 }
3214
3215 static int int_ptr_type_to_size(enum bpf_arg_type type)
3216 {
3217         if (type == ARG_PTR_TO_INT)
3218                 return sizeof(u32);
3219         else if (type == ARG_PTR_TO_LONG)
3220                 return sizeof(u64);
3221
3222         return -EINVAL;
3223 }
3224
3225 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3226                           enum bpf_arg_type arg_type,
3227                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
3228 {
3229         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3230         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
3231         int err = 0;
3232
3233         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
3234                 return 0;
3235
3236         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
3237         if (err)
3238                 return err;
3239
3240         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
3241                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
3242                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
3243                                 regno);
3244                         return -EACCES;
3245                 }
3246                 return 0;
3247         }
3248
3249         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
3250             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
3251                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
3252                 return -EACCES;
3253         }
3254
3255         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
3256             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3257             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE ||
3258             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
3259                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3260                 if (register_is_null(reg) &&
3261                     arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3262                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3263                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3264                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3265                          type != expected_type)
3266                         goto err_type;
3267         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
3268                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
3269                 expected_type = SCALAR_VALUE;
3270                 if (type != expected_type)
3271                         goto err_type;
3272         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3273                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
3274                 if (type != expected_type)
3275                         goto err_type;
3276         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
3277                 expected_type = PTR_TO_CTX;
3278                 if (type != expected_type)
3279                         goto err_type;
3280                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
3281                 if (err < 0)
3282                         return err;
3283         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON) {
3284                 expected_type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
3285                 /* Any sk pointer can be ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON */
3286                 if (!type_is_sk_pointer(type))
3287                         goto err_type;
3288                 if (reg->ref_obj_id) {
3289                         if (meta->ref_obj_id) {
3290                                 verbose(env, "verifier internal error: more than one arg with ref_obj_id R%d %u %u\n",
3291                                         regno, reg->ref_obj_id,
3292                                         meta->ref_obj_id);
3293                                 return -EFAULT;
3294                         }
3295                         meta->ref_obj_id = reg->ref_obj_id;
3296                 }
3297         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCKET) {
3298                 expected_type = PTR_TO_SOCKET;
3299                 if (type != expected_type)
3300                         goto err_type;
3301         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK) {
3302                 if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_lock) {
3303                         if (process_spin_lock(env, regno, true))
3304                                 return -EACCES;
3305                 } else if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_unlock) {
3306                         if (process_spin_lock(env, regno, false))
3307                                 return -EACCES;
3308                 } else {
3309                         verbose(env, "verifier internal error\n");
3310                         return -EFAULT;
3311                 }
3312         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
3313                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3314                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
3315                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
3316                  * happens during stack boundary checking.
3317                  */
3318                 if (register_is_null(reg) &&
3319                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
3320                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3321                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3322                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3323                          type != expected_type)
3324                         goto err_type;
3325                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3326         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3327                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3328                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3329                     type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3330                     type != expected_type)
3331                         goto err_type;
3332         } else {
3333                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
3334                 return -EFAULT;
3335         }
3336
3337         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3338                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
3339                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
3340         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
3341                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
3342                  * check that [key, key + map->key_size) are within
3343                  * stack limits and initialized
3344                  */
3345                 if (!meta->map_ptr) {
3346                         /* in function declaration map_ptr must come before
3347                          * map_key, so that it's verified and known before
3348                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
3349                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
3350                          */
3351                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
3352                         return -EACCES;
3353                 }
3354                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3355                                               meta->map_ptr->key_size, false,
3356                                               NULL);
3357         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3358                    (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
3359                     !register_is_null(reg)) ||
3360                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
3361                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
3362                  * check [value, value + map->value_size) validity
3363                  */
3364                 if (!meta->map_ptr) {
3365                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
3366                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
3367                         return -EACCES;
3368                 }
3369                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
3370                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3371                                               meta->map_ptr->value_size, false,
3372                                               meta);
3373         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
3374                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
3375
3376                 /* remember the mem_size which may be used later
3377                  * to refine return values.
3378                  */
3379                 meta->msize_smax_value = reg->smax_value;
3380                 meta->msize_umax_value = reg->umax_value;
3381
3382                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
3383                  * happens using its boundaries.
3384                  */
3385                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
3386                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
3387                          * mode so that the program is required to
3388                          * initialize all the memory that the helper could
3389                          * just partially fill up.
3390                          */
3391                         meta = NULL;
3392
3393                 if (reg->smin_value < 0) {
3394                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
3395                                 regno);
3396                         return -EACCES;
3397                 }
3398
3399                 if (reg->umin_value == 0) {
3400                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
3401                                                       zero_size_allowed,
3402                                                       meta);
3403                         if (err)
3404                                 return err;
3405                 }
3406
3407                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
3408                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
3409                                 regno);
3410                         return -EACCES;
3411                 }
3412                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
3413                                               reg->umax_value,
3414                                               zero_size_allowed, meta);
3415                 if (!err)
3416                         err = mark_chain_precision(env, regno);
3417         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3418                 int size = int_ptr_type_to_size(arg_type);
3419
3420                 err = check_helper_mem_access(env, regno, size, false, meta);
3421                 if (err)
3422                         return err;
3423                 err = check_ptr_alignment(env, reg, 0, size, true);
3424         }
3425
3426         return err;
3427 err_type:
3428         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
3429                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
3430         return -EACCES;
3431 }
3432
3433 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
3434                                         struct bpf_map *map, int func_id)
3435 {
3436         if (!map)
3437                 return 0;
3438
3439         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
3440         switch (map->map_type) {
3441         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
3442                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
3443                         goto error;
3444                 break;
3445         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
3446                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
3447                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
3448                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
3449                         goto error;
3450                 break;
3451         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
3452                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
3453                         goto error;
3454                 break;
3455         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
3456                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
3457                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
3458                         goto error;
3459                 break;
3460         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
3461         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
3462                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
3463                         goto error;
3464                 break;
3465         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
3466         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH:
3467                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
3468                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3469                         goto error;
3470                 break;
3471         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
3472          * appear.
3473          */
3474         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
3475                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
3476                         goto error;
3477                 break;
3478         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
3479                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
3480                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3481                         goto error;
3482                 break;
3483         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
3484         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
3485                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3486                         goto error;
3487                 break;
3488         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
3489                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
3490                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
3491                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3492                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map)
3493                         goto error;
3494                 break;
3495         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
3496                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
3497                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
3498                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3499                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash)
3500                         goto error;
3501                 break;
3502         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
3503                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
3504                         goto error;
3505                 break;
3506         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
3507         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
3508                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
3509                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
3510                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
3511                         goto error;
3512                 break;
3513         case BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE:
3514                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_storage_get &&
3515                     func_id != BPF_FUNC_sk_storage_delete)
3516                         goto error;
3517                 break;
3518         default:
3519                 break;
3520         }
3521
3522         /* ... and second from the function itself. */
3523         switch (func_id) {
3524         case BPF_FUNC_tail_call:
3525                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
3526                         goto error;
3527                 if (env->subprog_cnt > 1) {
3528                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in programs with bpf-to-bpf calls\n");
3529                         return -EINVAL;
3530                 }
3531                 break;
3532         case BPF_FUNC_perf_event_read:
3533         case BPF_FUNC_perf_event_output:
3534         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
3535                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
3536                         goto error;
3537                 break;
3538         case BPF_FUNC_get_stackid:
3539                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
3540                         goto error;
3541                 break;
3542         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
3543         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
3544                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
3545                         goto error;
3546                 break;
3547         case BPF_FUNC_redirect_map:
3548                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
3549                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH &&
3550                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
3551                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
3552                         goto error;
3553                 break;
3554         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
3555         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
3556         case BPF_FUNC_sock_map_update:
3557                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
3558                         goto error;
3559                 break;
3560         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
3561         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
3562         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
3563                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
3564                         goto error;
3565                 break;
3566         case BPF_FUNC_get_local_storage:
3567                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
3568                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
3569                         goto error;
3570                 break;
3571         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
3572                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY)
3573                         goto error;
3574                 break;
3575         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
3576         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
3577         case BPF_FUNC_map_push_elem:
3578                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
3579                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
3580                         goto error;
3581                 break;
3582         case BPF_FUNC_sk_storage_get:
3583         case BPF_FUNC_sk_storage_delete:
3584                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE)
3585                         goto error;
3586                 break;
3587         default:
3588                 break;
3589         }
3590
3591         return 0;
3592 error:
3593         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
3594                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
3595         return -EINVAL;
3596 }
3597
3598 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3599 {
3600         int count = 0;
3601
3602         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3603                 count++;
3604         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3605                 count++;
3606         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3607                 count++;
3608         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3609                 count++;
3610         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3611                 count++;
3612
3613         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
3614          * which is sufficient for the helper functions we have
3615          * right now.
3616          */
3617         return count <= 1;
3618 }
3619
3620 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
3621                                     enum bpf_arg_type arg_next)
3622 {
3623         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3624                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
3625                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3626                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
3627 }
3628
3629 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3630 {
3631         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
3632          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
3633          * to be paired, so make sure there's no buggy
3634          * helper function specification.
3635          */
3636         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
3637             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
3638             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
3639             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
3640             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
3641             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
3642                 return false;
3643
3644         return true;
3645 }
3646
3647 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3648 {
3649         int count = 0;
3650
3651         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg1_type))
3652                 count++;
3653         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg2_type))
3654                 count++;
3655         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg3_type))
3656                 count++;
3657         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg4_type))
3658                 count++;
3659         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg5_type))
3660                 count++;
3661
3662         /* A reference acquiring function cannot acquire
3663          * another refcounted ptr.
3664          */
3665         if (is_acquire_function(func_id) && count)
3666                 return false;
3667
3668         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
3669          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
3670          */
3671         return count <= 1;
3672 }
3673
3674 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3675 {
3676         return check_raw_mode_ok(fn) &&
3677                check_arg_pair_ok(fn) &&
3678                check_refcount_ok(fn, func_id) ? 0 : -EINVAL;
3679 }
3680
3681 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
3682  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
3683  */
3684 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
3685                                      struct bpf_func_state *state)
3686 {
3687         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3688         int i;
3689
3690         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3691                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
3692                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3693
3694         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3695                 if (!reg)
3696                         continue;
3697                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
3698                         __mark_reg_unknown(reg);
3699         }
3700 }
3701
3702 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
3703 {
3704         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3705         int i;
3706
3707         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3708                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
3709 }
3710
3711 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
3712                                    struct bpf_func_state *state,
3713                                    int ref_obj_id)
3714 {
3715         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3716         int i;
3717
3718         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3719                 if (regs[i].ref_obj_id == ref_obj_id)
3720                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3721
3722         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3723                 if (!reg)
3724                         continue;
3725                 if (reg->ref_obj_id == ref_obj_id)
3726                         __mark_reg_unknown(reg);
3727         }
3728 }
3729
3730 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
3731  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
3732  */
3733 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
3734                              int ref_obj_id)
3735 {
3736         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3737         int err;
3738         int i;
3739
3740         err = release_reference_state(cur_func(env), ref_obj_id);
3741         if (err)
3742                 return err;
3743
3744         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3745                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], ref_obj_id);
3746
3747         return 0;
3748 }
3749
3750 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
3751                            int *insn_idx)
3752 {
3753         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
3754         struct bpf_func_state *caller, *callee;
3755         int i, err, subprog, target_insn;
3756
3757         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
3758                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
3759                         state->curframe + 2);
3760                 return -E2BIG;
3761         }
3762
3763         target_insn = *insn_idx + insn->imm;
3764         subprog = find_subprog(env, target_insn + 1);
3765         if (subprog < 0) {
3766                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3767                         target_insn + 1);
3768                 return -EFAULT;
3769         }
3770
3771         caller = state->frame[state->curframe];
3772         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
3773                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
3774                         state->curframe + 1);
3775                 return -EFAULT;
3776         }
3777
3778         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
3779         if (!callee)
3780                 return -ENOMEM;
3781         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
3782
3783         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
3784          * into its own stack before reading from it.
3785          * callee can read/write into caller's stack
3786          */
3787         init_func_state(env, callee,
3788                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
3789                         *insn_idx /* callsite */,
3790                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
3791                         subprog /* subprog number within this prog */);
3792
3793         /* Transfer references to the callee */
3794         err = transfer_reference_state(callee, caller);
3795         if (err)
3796                 return err;
3797
3798         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
3799          * pointers, which connects us up to the liveness chain
3800          */
3801         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
3802                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
3803
3804         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
3805         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3806                 mark_reg_not_init(env, caller->regs, caller_saved[i]);
3807                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3808         }
3809
3810         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
3811         state->curframe++;
3812
3813         /* and go analyze first insn of the callee */
3814         *insn_idx = target_insn;
3815
3816         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
3817                 verbose(env, "caller:\n");
3818                 print_verifier_state(env, caller);
3819                 verbose(env, "callee:\n");
3820                 print_verifier_state(env, callee);
3821         }
3822         return 0;
3823 }
3824
3825 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
3826 {
3827         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
3828         struct bpf_func_state *caller, *callee;
3829         struct bpf_reg_state *r0;
3830         int err;
3831
3832         callee = state->frame[state->curframe];
3833         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
3834         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
3835                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
3836                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
3837                  * since these pointers are valid. Only current stack
3838                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
3839                  * but let's be conservative
3840                  */
3841                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
3842                 return -EINVAL;
3843         }
3844
3845         state->curframe--;
3846         caller = state->frame[state->curframe];
3847         /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
3848         caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
3849
3850         /* Transfer references to the caller */
3851         err = transfer_reference_state(caller, callee);
3852         if (err)
3853                 return err;
3854
3855         *insn_idx = callee->callsite + 1;
3856         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
3857                 verbose(env, "returning from callee:\n");
3858                 print_verifier_state(env, callee);
3859                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
3860                 print_verifier_state(env, caller);
3861         }
3862         /* clear everything in the callee */
3863         free_func_state(callee);
3864         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
3865         return 0;
3866 }
3867
3868 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
3869                                    int func_id,
3870                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
3871 {
3872         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
3873
3874         if (ret_type != RET_INTEGER ||
3875             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
3876              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str))
3877                 return;
3878
3879         ret_reg->smax_value = meta->msize_smax_value;
3880         ret_reg->umax_value = meta->msize_umax_value;
3881         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
3882         __reg_bound_offset(ret_reg);
3883 }
3884
3885 static int
3886 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
3887                 int func_id, int insn_idx)
3888 {
3889         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
3890         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
3891
3892         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
3893             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
3894             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
3895             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3896             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
3897             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
3898             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem)
3899                 return 0;
3900
3901         if (map == NULL) {
3902                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
3903                 return -EINVAL;
3904         }
3905
3906         /* In case of read-only, some additional restrictions
3907          * need to be applied in order to prevent altering the
3908          * state of the map from program side.
3909          */
3910         if ((map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) &&
3911             (func_id == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
3912              func_id == BPF_FUNC_map_update_elem ||
3913              func_id == BPF_FUNC_map_push_elem ||
3914              func_id == BPF_FUNC_map_pop_elem)) {
3915                 verbose(env, "write into map forbidden\n");
3916                 return -EACCES;
3917         }
3918
3919         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_state))
3920                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
3921                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
3922         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_state) != meta->map_ptr)
3923                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
3924                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
3925         return 0;
3926 }
3927
3928 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
3929 {
3930         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
3931         int i;
3932
3933         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
3934                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
3935                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
3936         }
3937         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
3938 }
3939
3940 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
3941 {
3942         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
3943         struct bpf_reg_state *regs;
3944         struct bpf_call_arg_meta meta;
3945         bool changes_data;
3946         int i, err;
3947
3948         /* find function prototype */
3949         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
3950                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
3951                         func_id);
3952                 return -EINVAL;
3953         }
3954
3955         if (env->ops->get_func_proto)
3956                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
3957         if (!fn) {
3958                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
3959                         func_id);
3960                 return -EINVAL;
3961         }
3962
3963         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
3964         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
3965                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
3966                 return -EINVAL;
3967         }
3968
3969         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
3970         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
3971         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
3972                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
3973                         func_id_name(func_id), func_id);
3974                 return -EINVAL;
3975         }
3976
3977         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
3978         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
3979
3980         err = check_func_proto(fn, func_id);
3981         if (err) {
3982                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
3983                         func_id_name(func_id), func_id);
3984                 return err;
3985         }
3986
3987         meta.func_id = func_id;
3988         /* check args */
3989         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
3990         if (err)
3991                 return err;
3992         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
3993         if (err)
3994                 return err;
3995         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
3996         if (err)
3997                 return err;
3998         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
3999         if (err)
4000                 return err;
4001         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
4002         if (err)
4003                 return err;
4004
4005         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
4006         if (err)
4007                 return err;
4008
4009         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
4010          * is inferred from register state.
4011          */
4012         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
4013                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
4014                                        BPF_WRITE, -1, false);
4015                 if (err)
4016                         return err;
4017         }
4018
4019         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
4020                 err = check_reference_leak(env);
4021                 if (err) {
4022                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
4023                         return err;
4024                 }
4025         } else if (is_release_function(func_id)) {
4026                 err = release_reference(env, meta.ref_obj_id);
4027                 if (err) {
4028                         verbose(env, "func %s#%d reference has not been acquired before\n",
4029                                 func_id_name(func_id), func_id);
4030                         return err;
4031                 }
4032         }
4033
4034         regs = cur_regs(env);
4035
4036         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
4037          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
4038          */
4039         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
4040             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
4041                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
4042                 return -EINVAL;
4043         }
4044
4045         /* reset caller saved regs */
4046         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
4047                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
4048                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
4049         }
4050
4051         /* helper call returns 64-bit value. */
4052         regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4053
4054         /* update return register (already marked as written above) */
4055         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
4056                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
4057                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
4058         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
4059                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
4060         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
4061                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4062                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
4063                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4064                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
4065                  * can check 'value_size' boundary of memory access
4066                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
4067                  */
4068                 if (meta.map_ptr == NULL) {
4069                         verbose(env,
4070                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
4071                         return -EINVAL;
4072                 }
4073                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
4074                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4075                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
4076                         if (map_value_has_spin_lock(meta.map_ptr))
4077                                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4078                 } else {
4079                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
4080                         regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4081                 }
4082         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
4083                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4084                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
4085                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4086         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
4087                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4088                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL;
4089                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4090         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
4091                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4092                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
4093                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4094         } else {
4095                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
4096                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
4097                 return -EINVAL;
4098         }
4099
4100         if (is_ptr_cast_function(func_id)) {
4101                 /* For release_reference() */
4102                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = meta.ref_obj_id;
4103         } else if (is_acquire_function(func_id)) {
4104                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
4105
4106                 if (id < 0)
4107                         return id;
4108                 /* For mark_ptr_or_null_reg() */
4109                 regs[BPF_REG_0].id = id;
4110                 /* For release_reference() */
4111                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = id;
4112         }
4113
4114         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
4115
4116         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
4117         if (err)
4118                 return err;
4119
4120         if (func_id == BPF_FUNC_get_stack && !env->prog->has_callchain_buf) {
4121                 const char *err_str;
4122
4123 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
4124                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
4125                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
4126 #else
4127                 err = -ENOTSUPP;
4128                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
4129 #endif
4130                 if (err) {
4131                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
4132                         return err;
4133                 }
4134
4135                 env->prog->has_callchain_buf = true;
4136         }
4137
4138         if (changes_data)
4139                 clear_all_pkt_pointers(env);
4140         return 0;
4141 }
4142
4143 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
4144 {
4145         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
4146         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
4147
4148         if (b < 0)
4149                 return res > a;
4150         return res < a;
4151 }
4152
4153 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
4154 {
4155         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
4156         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
4157
4158         if (b < 0)
4159                 return res < a;
4160         return res > a;
4161 }
4162
4163 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
4164                                   const struct bpf_reg_state *reg,
4165                                   enum bpf_reg_type type)
4166 {
4167         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
4168         s64 val = reg->var_off.value;
4169         s64 smin = reg->smin_value;
4170
4171         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
4172                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
4173                         reg_type_str[type], val);
4174                 return false;
4175         }
4176
4177         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4178                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
4179                         reg_type_str[type], reg->off);
4180                 return false;
4181         }
4182
4183         if (smin == S64_MIN) {
4184                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
4185                         reg_type_str[type]);
4186                 return false;
4187         }
4188
4189         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4190                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
4191                         smin, reg_type_str[type]);
4192                 return false;
4193         }
4194
4195         return true;
4196 }
4197
4198 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
4199 {
4200         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
4201 }
4202
4203 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4204                               u32 *ptr_limit, u8 opcode, bool off_is_neg)
4205 {
4206         bool mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
4207                             (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
4208         u32 off;
4209
4210         switch (ptr_reg->type) {
4211         case PTR_TO_STACK:
4212                 /* Indirect variable offset stack access is prohibited in
4213                  * unprivileged mode so it's not handled here.
4214                  */
4215                 off = ptr_reg->off + ptr_reg->var_off.value;
4216                 if (mask_to_left)
4217                         *ptr_limit = MAX_BPF_STACK + off;
4218                 else
4219                         *ptr_limit = -off;
4220                 return 0;
4221         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4222                 if (mask_to_left) {
4223                         *ptr_limit = ptr_reg->umax_value + ptr_reg->off;
4224                 } else {
4225                         off = ptr_reg->smin_value + ptr_reg->off;
4226                         *ptr_limit = ptr_reg->map_ptr->value_size - off;
4227                 }
4228                 return 0;
4229         default:
4230                 return -EINVAL;
4231         }
4232 }
4233
4234 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
4235                                     const struct bpf_insn *insn)
4236 {
4237         return env->allow_ptr_leaks || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
4238 }
4239
4240 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
4241                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
4242 {
4243         /* If we arrived here from different branches with different
4244          * state or limits to sanitize, then this won't work.
4245          */
4246         if (aux->alu_state &&
4247             (aux->alu_state != alu_state ||
4248              aux->alu_limit != alu_limit))
4249                 return -EACCES;
4250
4251         /* Corresponding fixup done in fixup_bpf_calls(). */
4252         aux->alu_state = alu_state;
4253         aux->alu_limit = alu_limit;
4254         return 0;
4255 }
4256
4257 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4258                             struct bpf_insn *insn)
4259 {
4260         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
4261
4262         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4263                 return 0;
4264
4265         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
4266 }
4267
4268 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4269                             struct bpf_insn *insn,
4270                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4271                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
4272                             bool off_is_neg)
4273 {
4274         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4275         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
4276         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
4277         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4278         u32 alu_state, alu_limit;
4279         struct bpf_reg_state tmp;
4280         bool ret;
4281
4282         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4283                 return 0;
4284
4285         /* We already marked aux for masking from non-speculative
4286          * paths, thus we got here in the first place. We only care
4287          * to explore bad access from here.
4288          */
4289         if (vstate->speculative)
4290                 goto do_sim;
4291
4292         alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
4293         alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
4294                      BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
4295
4296         if (retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, opcode, off_is_neg))
4297                 return 0;
4298         if (update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit))
4299                 return -EACCES;
4300 do_sim:
4301         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
4302          * speculative execution from truncation as a result of
4303          * masking when off was not within expected range. If off
4304          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
4305          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
4306          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
4307          * and truncated reg-based in the other in order to explore
4308          * bad access.
4309          */
4310         if (!ptr_is_dst_reg) {
4311                 tmp = *dst_reg;
4312                 *dst_reg = *ptr_reg;
4313         }
4314         ret = push_stack(env, env->insn_idx + 1, env->insn_idx, true);
4315         if (!ptr_is_dst_reg && ret)
4316                 *dst_reg = tmp;
4317         return !ret ? -EFAULT : 0;
4318 }
4319
4320 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
4321  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
4322  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
4323  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
4324  */
4325 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4326                                    struct bpf_insn *insn,
4327                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4328                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
4329 {
4330         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4331         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4332         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
4333         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
4334         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
4335             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
4336         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
4337             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
4338         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
4339         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4340         int ret;
4341
4342         dst_reg = &regs[dst];
4343
4344         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
4345             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
4346                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
4347                  * e.g. dead branches.
4348                  */
4349                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4350                 return 0;
4351         }
4352
4353         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
4354                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
4355                 verbose(env,
4356                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
4357                         dst);
4358                 return -EACCES;
4359         }
4360
4361         switch (ptr_reg->type) {
4362         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
4363                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
4364                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4365                 return -EACCES;
4366         case CONST_PTR_TO_MAP:
4367         case PTR_TO_PACKET_END:
4368         case PTR_TO_SOCKET:
4369         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
4370         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
4371         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
4372         case PTR_TO_TCP_SOCK:
4373         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
4374         case PTR_TO_XDP_SOCK:
4375                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
4376                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4377                 return -EACCES;
4378         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4379                 if (!env->allow_ptr_leaks && !known && (smin_val < 0) != (smax_val < 0)) {
4380                         verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, pointer arithmetic with it prohibited for !root\n",
4381                                 off_reg == dst_reg ? dst : src);
4382                         return -EACCES;
4383                 }
4384                 /* fall-through */
4385         default:
4386                 break;
4387         }
4388
4389         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
4390          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
4391          */
4392         dst_reg->type = ptr_reg->type;
4393         dst_reg->id = ptr_reg->id;
4394
4395         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
4396             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
4397                 return -EINVAL;
4398
4399         switch (opcode) {
4400         case BPF_ADD:
4401                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
4402                 if (ret < 0) {
4403                         verbose(env, "R%d tried to add from different maps or paths\n", dst);
4404                         return ret;
4405                 }
4406                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
4407                  * the s32 'off' field
4408                  */
4409                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
4410                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
4411                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
4412                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
4413                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
4414                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
4415                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
4416                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
4417                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
4418                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4419                         break;
4420                 }
4421                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
4422                  * == 0, since it's a scalar.
4423                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
4424                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
4425                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
4426                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
4427                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
4428                  * from ptr_reg.
4429                  */
4430                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
4431                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
4432                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4433                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4434                 } else {
4435                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
4436                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
4437                 }
4438                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
4439                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
4440                         dst_reg->umin_value = 0;
4441                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4442                 } else {
4443                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
4444                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
4445                 }
4446                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
4447                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
4448                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4449                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
4450                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
4451                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
4452                         dst_reg->raw = 0;
4453                 }
4454                 break;
4455         case BPF_SUB:
4456                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
4457                 if (ret < 0) {
4458                         verbose(env, "R%d tried to sub from different maps or paths\n", dst);
4459                         return ret;
4460                 }
4461                 if (dst_reg == off_reg) {
4462                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
4463                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
4464                                 dst);
4465                         return -EACCES;
4466                 }
4467                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
4468                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
4469                  * be able to deal with it.
4470                  */
4471                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
4472                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
4473                                 dst);
4474                         return -EACCES;
4475                 }
4476                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
4477                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
4478                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
4479                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
4480                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
4481                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
4482                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
4483                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
4484                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
4485                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
4486                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4487                         break;
4488                 }
4489                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
4490                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
4491                  */
4492                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
4493                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
4494                         /* Overflow possible, we know nothing */
4495                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4496                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4497                 } else {
4498                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
4499                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
4500                 }
4501                 if (umin_ptr < umax_val) {
4502                         /* Overflow possible, we know nothing */
4503                         dst_reg->umin_value = 0;
4504                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4505                 } else {
4506                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
4507                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
4508                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
4509                 }
4510                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
4511                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
4512                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4513                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
4514                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
4515                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
4516                         if (smin_val < 0)
4517                                 dst_reg->raw = 0;
4518                 }
4519                 break;
4520         case BPF_AND:
4521         case BPF_OR:
4522         case BPF_XOR:
4523                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
4524                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
4525                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4526                 return -EACCES;
4527         default:
4528                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
4529                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
4530                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4531                 return -EACCES;
4532         }
4533
4534         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
4535                 return -EINVAL;
4536
4537         __update_reg_bounds(dst_reg);
4538         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4539         __reg_bound_offset(dst_reg);
4540
4541         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
4542          * in order to be able to sanitize access later on.
4543          */
4544         if (!env->allow_ptr_leaks) {
4545                 if (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
4546                     check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
4547                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
4548                                 "prohibited for !root\n", dst);
4549                         return -EACCES;
4550                 } else if (dst_reg->type == PTR_TO_STACK &&
4551                            check_stack_access(env, dst_reg, dst_reg->off +
4552                                               dst_reg->var_off.value, 1)) {
4553                         verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
4554                                 "prohibited for !root\n", dst);
4555                         return -EACCES;
4556                 }
4557         }
4558
4559         return 0;
4560 }
4561
4562 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
4563  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
4564  * need extra checks in the 32-bit case.
4565  */
4566 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4567                                       struct bpf_insn *insn,
4568                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
4569                                       struct bpf_reg_state src_reg)
4570 {
4571         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4572         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4573         bool src_known, dst_known;
4574         s64 smin_val, smax_val;
4575         u64 umin_val, umax_val;
4576         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
4577         u32 dst = insn->dst_reg;
4578         int ret;
4579
4580         if (insn_bitness == 32) {
4581                 /* Relevant for 32-bit RSH: Information can propagate towards
4582                  * LSB, so it isn't sufficient to only truncate the output to
4583                  * 32 bits.
4584                  */
4585                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
4586                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
4587         }
4588
4589         smin_val = src_reg.smin_value;
4590         smax_val = src_reg.smax_value;
4591         umin_val = src_reg.umin_value;
4592         umax_val = src_reg.umax_value;
4593         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
4594         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
4595
4596         if ((src_known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
4597             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
4598                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
4599                  * e.g. dead branches.
4600                  */
4601                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4602                 return 0;
4603         }
4604
4605         if (!src_known &&
4606             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
4607                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4608                 return 0;
4609         }
4610
4611         switch (opcode) {
4612         case BPF_ADD:
4613                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
4614                 if (ret < 0) {
4615                         verbose(env, "R%d tried to add from different pointers or scalars\n", dst);
4616                         return ret;
4617                 }
4618                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
4619                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
4620                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4621                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4622                 } else {
4623                         dst_reg->smin_value += smin_val;
4624                         dst_reg->smax_value += smax_val;
4625                 }
4626                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
4627                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
4628                         dst_reg->umin_value = 0;
4629                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4630                 } else {
4631                         dst_reg->umin_value += umin_val;
4632                         dst_reg->umax_value += umax_val;
4633                 }
4634                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4635                 break;
4636         case BPF_SUB:
4637                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
4638                 if (ret < 0) {
4639                         verbose(env, "R%d tried to sub from different pointers or scalars\n", dst);
4640                         return ret;
4641                 }
4642                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
4643                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
4644                         /* Overflow possible, we know nothing */
4645                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4646                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4647                 } else {
4648                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
4649                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
4650                 }
4651                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
4652                         /* Overflow possible, we know nothing */
4653                         dst_reg->umin_value = 0;
4654                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4655                 } else {
4656                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
4657                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
4658                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
4659                 }
4660                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4661                 break;
4662         case BPF_MUL:
4663                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4664                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
4665                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
4666                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4667                         __update_reg_bounds(dst_reg);
4668                         break;
4669                 }
4670                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
4671                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
4672                  */
4673                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
4674                         /* Potential overflow, we know nothing */
4675                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4676                         /* (except what we can learn from the var_off) */
4677                         __update_reg_bounds(dst_reg);
4678                         break;
4679                 }
4680                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
4681                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
4682                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
4683                         /* Overflow possible, we know nothing */
4684                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4685                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4686                 } else {
4687                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4688                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4689                 }
4690                 break;
4691         case BPF_AND:
4692                 if (src_known && dst_known) {
4693                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
4694                                                   src_reg.var_off.value);
4695                         break;
4696                 }
4697                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
4698                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
4699                  */
4700                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4701                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
4702                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
4703                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4704                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
4705                          * ain't nobody got time for that.
4706                          */
4707                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4708                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4709                 } else {
4710                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
4711                          * cast result into s64.
4712                          */
4713                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4714                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4715                 }
4716                 /* We may learn something more from the var_off */
4717                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4718                 break;
4719         case BPF_OR:
4720                 if (src_known && dst_known) {
4721                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
4722                                                   src_reg.var_off.value);
4723                         break;
4724                 }
4725                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
4726                  * maximum of the operands' minima
4727                  */
4728                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4729                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
4730                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
4731                                       dst_reg->var_off.mask;
4732                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4733                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
4734                          * ain't nobody got time for that.
4735                          */
4736                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4737                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4738                 } else {
4739                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
4740                          * cast result into s64.
4741                          */
4742                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4743                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4744                 }
4745                 /* We may learn something more from the var_off */
4746                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4747                 break;
4748         case BPF_LSH:
4749                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4750                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4751                          * This includes shifts by a negative number.
4752                          */
4753                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4754                         break;
4755                 }
4756                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
4757                  * up from var_off)
4758                  */
4759                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4760                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4761                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
4762                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
4763                         dst_reg->umin_value = 0;
4764                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4765                 } else {
4766                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
4767                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
4768                 }
4769                 dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
4770                 /* We may learn something more from the var_off */
4771                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4772                 break;
4773         case BPF_RSH:
4774                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4775                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4776                          * This includes shifts by a negative number.
4777                          */
4778                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4779                         break;
4780                 }
4781                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
4782                  * be negative, then either:
4783                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
4784                  *    unknown, so we lose our signed bounds
4785                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
4786                  *    signed bounds
4787                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
4788                  *    about the result
4789                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
4790                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
4791                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
4792                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
4793                  * var_off of the result.
4794                  */
4795                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4796                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4797                 dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
4798                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
4799                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
4800                 /* We may learn something more from the var_off */
4801                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4802                 break;
4803         case BPF_ARSH:
4804                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4805                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4806                          * This includes shifts by a negative number.
4807                          */
4808                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4809                         break;
4810                 }
4811
4812                 /* Upon reaching here, src_known is true and
4813                  * umax_val is equal to umin_val.
4814                  */
4815                 dst_reg->smin_value >>= umin_val;
4816                 dst_reg->smax_value >>= umin_val;
4817                 dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val);
4818
4819                 /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
4820                  * dst_reg var_off to refine the result.
4821                  */
4822                 dst_reg->umin_value = 0;
4823                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4824                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4825                 break;
4826         default:
4827                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4828                 break;
4829         }
4830
4831         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
4832                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
4833                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
4834         }
4835
4836         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4837         __reg_bound_offset(dst_reg);
4838         return 0;
4839 }
4840
4841 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
4842  * and var_off.
4843  */
4844 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4845                                    struct bpf_insn *insn)
4846 {
4847         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4848         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4849         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
4850         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
4851         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4852         int err;
4853
4854         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
4855         src_reg = NULL;
4856         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
4857                 ptr_reg = dst_reg;
4858         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4859                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
4860                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
4861                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
4862                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
4863                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
4864                                  * pointer subtraction
4865                                  */
4866                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
4867                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4868                                         return 0;
4869                                 }
4870                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
4871                                         insn->dst_reg,
4872                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4873                                 return -EACCES;
4874                         } else {
4875                                 /* scalar += pointer
4876                                  * This is legal, but we have to reverse our
4877                                  * src/dest handling in computing the range
4878                                  */
4879                                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
4880                                 if (err)
4881                                         return err;
4882                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
4883                                                                src_reg, dst_reg);
4884                         }
4885                 } else if (ptr_reg) {
4886                         /* pointer += scalar */
4887                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
4888                         if (err)
4889                                 return err;
4890                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
4891                                                        dst_reg, src_reg);
4892                 }
4893         } else {
4894                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
4895                  * need to be able to read from this state.
4896                  */
4897                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
4898                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
4899                 src_reg = &off_reg;
4900                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
4901                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
4902                                                        ptr_reg, src_reg);
4903         }
4904
4905         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
4906         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
4907                 print_verifier_state(env, state);
4908                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
4909                 return -EINVAL;
4910         }
4911         if (WARN_ON(!src_reg)) {
4912                 print_verifier_state(env, state);
4913                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
4914                 return -EINVAL;
4915         }
4916         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
4917 }
4918
4919 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
4920 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
4921 {
4922         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4923         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4924         int err;
4925
4926         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
4927                 if (opcode == BPF_NEG) {
4928                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
4929                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
4930                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
4931                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
4932                                 return -EINVAL;
4933                         }
4934                 } else {
4935                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
4936                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
4937                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
4938                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
4939                                 return -EINVAL;
4940                         }
4941                 }
4942
4943                 /* check src operand */
4944                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4945                 if (err)
4946                         return err;
4947
4948                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
4949                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
4950                                 insn->dst_reg);
4951                         return -EACCES;
4952                 }
4953
4954                 /* check dest operand */
4955                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
4956                 if (err)
4957                         return err;
4958
4959         } else if (opcode == BPF_MOV) {
4960
4961                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4962                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
4963                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
4964                                 return -EINVAL;
4965                         }
4966
4967                         /* check src operand */
4968                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4969                         if (err)
4970                                 return err;
4971                 } else {
4972                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
4973                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
4974                                 return -EINVAL;
4975                         }
4976                 }
4977
4978                 /* check dest operand, mark as required later */
4979                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
4980                 if (err)
4981                         return err;
4982
4983                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4984                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
4985                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
4986
4987                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
4988                                 /* case: R1 = R2
4989                                  * copy register state to dest reg
4990                                  */
4991                                 *dst_reg = *src_reg;
4992                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
4993                                 dst_reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4994                         } else {
4995                                 /* R1 = (u32) R2 */
4996                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
4997                                         verbose(env,
4998                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
4999                                                 insn->src_reg);
5000                                         return -EACCES;
5001                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5002                                         *dst_reg = *src_reg;
5003                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
5004                                         dst_reg->subreg_def = env->insn_idx + 1;
5005                                 } else {
5006                                         mark_reg_unknown(env, regs,
5007                                                          insn->dst_reg);
5008                                 }
5009                                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
5010                         }
5011                 } else {
5012                         /* case: R = imm
5013                          * remember the value we stored into this reg
5014                          */
5015                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
5016                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5017                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
5018                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
5019                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
5020                                                  insn->imm);
5021                         } else {
5022                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
5023                                                  (u32)insn->imm);
5024                         }
5025                 }
5026
5027         } else if (opcode > BPF_END) {
5028                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
5029                 return -EINVAL;
5030
5031         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
5032
5033                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5034                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
5035                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
5036                                 return -EINVAL;
5037                         }
5038                         /* check src1 operand */
5039                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5040                         if (err)
5041                                 return err;
5042                 } else {
5043                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
5044                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
5045                                 return -EINVAL;
5046                         }
5047                 }
5048
5049                 /* check src2 operand */
5050                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5051                 if (err)
5052                         return err;
5053
5054                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
5055                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
5056                         verbose(env, "div by zero\n");
5057                         return -EINVAL;
5058                 }
5059
5060                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
5061                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
5062                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
5063
5064                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
5065                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
5066                                 return -EINVAL;
5067                         }
5068                 }
5069
5070                 /* check dest operand */
5071                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
5072                 if (err)
5073                         return err;
5074
5075                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
5076         }
5077
5078         return 0;
5079 }
5080
5081 static void __find_good_pkt_pointers(struct bpf_func_state *state,
5082                                      struct bpf_reg_state *dst_reg,
5083                                      enum bpf_reg_type type, u16 new_range)
5084 {
5085         struct bpf_reg_state *reg;
5086         int i;
5087
5088         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
5089                 reg = &state->regs[i];
5090                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
5091                         /* keep the maximum range already checked */
5092                         reg->range = max(reg->range, new_range);
5093         }
5094
5095         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5096                 if (!reg)
5097                         continue;
5098                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
5099                         reg->range = max(reg->range, new_range);
5100         }
5101 }
5102
5103 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
5104                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
5105                                    enum bpf_reg_type type,
5106                                    bool range_right_open)
5107 {
5108         u16 new_range;
5109         int i;
5110
5111         if (dst_reg->off < 0 ||
5112             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
5113                 /* This doesn't give us any range */
5114                 return;
5115
5116         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
5117             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
5118                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
5119                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
5120                  */
5121                 return;
5122
5123         new_range = dst_reg->off;
5124         if (range_right_open)
5125                 new_range--;
5126
5127         /* Examples for register markings:
5128          *
5129          * pkt_data in dst register:
5130          *
5131          *   r2 = r3;
5132          *   r2 += 8;
5133          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
5134          *   <access okay>
5135          *
5136          *   r2 = r3;
5137          *   r2 += 8;
5138          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
5139          *   <handle exception>
5140          *
5141          *   Where:
5142          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
5143          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
5144          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
5145          *
5146          * pkt_data in src register:
5147          *
5148          *   r2 = r3;
5149          *   r2 += 8;
5150          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
5151          *   <handle exception>
5152          *
5153          *   r2 = r3;
5154          *   r2 += 8;
5155          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
5156          *   <access okay>
5157          *
5158          *   Where:
5159          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
5160          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
5161          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
5162          *
5163          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
5164          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
5165          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
5166          * the check.
5167          */
5168
5169         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
5170          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
5171          * the range won't allow anything.
5172          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
5173          */
5174         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5175                 __find_good_pkt_pointers(vstate->frame[i], dst_reg, type,
5176                                          new_range);
5177 }
5178
5179 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
5180  * and return:
5181  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
5182  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
5183  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value range [0,10]
5184  */
5185 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode,
5186                            bool is_jmp32)
5187 {
5188         struct bpf_reg_state reg_lo;
5189         s64 sval;
5190
5191         if (__is_pointer_value(false, reg))
5192                 return -1;
5193
5194         if (is_jmp32) {
5195                 reg_lo = *reg;
5196                 reg = &reg_lo;
5197                 /* For JMP32, only low 32 bits are compared, coerce_reg_to_size
5198                  * could truncate high bits and update umin/umax according to
5199                  * information of low bits.
5200                  */
5201                 coerce_reg_to_size(reg, 4);
5202                 /* smin/smax need special handling. For example, after coerce,
5203                  * if smin_value is 0x00000000ffffffffLL, the value is -1 when
5204                  * used as operand to JMP32. It is a negative number from s32's
5205                  * point of view, while it is a positive number when seen as
5206                  * s64. The smin/smax are kept as s64, therefore, when used with
5207                  * JMP32, they need to be transformed into s32, then sign
5208                  * extended back to s64.
5209                  *
5210                  * Also, smin/smax were copied from umin/umax. If umin/umax has
5211                  * different sign bit, then min/max relationship doesn't
5212                  * maintain after casting into s32, for this case, set smin/smax
5213                  * to safest range.
5214                  */
5215                 if ((reg->umax_value ^ reg->umin_value) &
5216                     (1ULL << 31)) {
5217                         reg->smin_value = S32_MIN;
5218                         reg->smax_value = S32_MAX;
5219                 }
5220                 reg->smin_value = (s64)(s32)reg->smin_value;
5221                 reg->smax_value = (s64)(s32)reg->smax_value;
5222
5223                 val = (u32)val;
5224                 sval = (s64)(s32)val;
5225         } else {
5226                 sval = (s64)val;
5227         }
5228
5229         switch (opcode) {
5230         case BPF_JEQ:
5231                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
5232                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
5233                 break;
5234         case BPF_JNE:
5235                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
5236                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
5237                 break;
5238         case BPF_JSET:
5239                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
5240                         return 1;
5241                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
5242                         return 0;
5243                 break;
5244         case BPF_JGT:
5245                 if (reg->umin_value > val)
5246                         return 1;
5247                 else if (reg->umax_value <= val)
5248                         return 0;
5249                 break;
5250         case BPF_JSGT:
5251                 if (reg->smin_value > sval)
5252                         return 1;
5253                 else if (reg->smax_value < sval)
5254                         return 0;
5255                 break;
5256         case BPF_JLT:
5257                 if (reg->umax_value < val)
5258                         return 1;
5259                 else if (reg->umin_value >= val)
5260                         return 0;
5261                 break;
5262         case BPF_JSLT:
5263                 if (reg->smax_value < sval)
5264                         return 1;
5265                 else if (reg->smin_value >= sval)
5266                         return 0;
5267                 break;
5268         case BPF_JGE:
5269                 if (reg->umin_value >= val)
5270                         return 1;
5271                 else if (reg->umax_value < val)
5272                         return 0;
5273                 break;
5274         case BPF_JSGE:
5275                 if (reg->smin_value >= sval)
5276                         return 1;
5277                 else if (reg->smax_value < sval)
5278                         return 0;
5279                 break;
5280         case BPF_JLE:
5281                 if (reg->umax_value <= val)
5282                         return 1;
5283                 else if (reg->umin_value > val)
5284                         return 0;
5285                 break;
5286         case BPF_JSLE:
5287                 if (reg->smax_value <= sval)
5288                         return 1;
5289                 else if (reg->smin_value > sval)
5290                         return 0;
5291                 break;
5292         }
5293
5294         return -1;
5295 }
5296
5297 /* Generate min value of the high 32-bit from TNUM info. */
5298 static u64 gen_hi_min(struct tnum var)
5299 {
5300         return var.value & ~0xffffffffULL;
5301 }
5302
5303 /* Generate max value of the high 32-bit from TNUM info. */
5304 static u64 gen_hi_max(struct tnum var)
5305 {
5306         return (var.value | var.mask) & ~0xffffffffULL;
5307 }
5308
5309 /* Return true if VAL is compared with a s64 sign extended from s32, and they
5310  * are with the same signedness.
5311  */
5312 static bool cmp_val_with_extended_s64(s64 sval, struct bpf_reg_state *reg)
5313 {
5314         return ((s32)sval >= 0 &&
5315                 reg->smin_value >= 0 && reg->smax_value <= S32_MAX) ||
5316                ((s32)sval < 0 &&
5317                 reg->smax_value <= 0 && reg->smin_value >= S32_MIN);
5318 }
5319
5320 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
5321  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
5322  * simply doing a BPF_K check.
5323  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
5324  */
5325 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
5326                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
5327                             u8 opcode, bool is_jmp32)
5328 {
5329         s64 sval;
5330
5331         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
5332          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
5333          * the same object, but we don't bother with that.
5334          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
5335          * only need to check one of them for pointerness.
5336          */
5337         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
5338                 return;
5339
5340         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
5341         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
5342
5343         switch (opcode) {
5344         case BPF_JEQ:
5345         case BPF_JNE:
5346         {
5347                 struct bpf_reg_state *reg =
5348                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
5349
5350                 /* For BPF_JEQ, if this is false we know nothing Jon Snow, but
5351                  * if it is true we know the value for sure. Likewise for
5352                  * BPF_JNE.
5353                  */
5354                 if (is_jmp32) {
5355                         u64 old_v = reg->var_off.value;
5356                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
5357
5358                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
5359                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
5360                 } else {
5361                         __mark_reg_known(reg, val);
5362                 }
5363                 break;
5364         }
5365         case BPF_JSET:
5366                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
5367                                               tnum_const(~val));
5368                 if (is_power_of_2(val))
5369                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
5370                                                     tnum_const(val));
5371                 break;
5372         case BPF_JGE:
5373         case BPF_JGT:
5374         {
5375                 u64 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val    : val - 1;
5376                 u64 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val + 1 : val;
5377
5378                 if (is_jmp32) {
5379                         false_umax += gen_hi_max(false_reg->var_off);
5380                         true_umin += gen_hi_min(true_reg->var_off);
5381                 }
5382                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
5383                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
5384                 break;
5385         }
5386         case BPF_JSGE:
5387         case BPF_JSGT:
5388         {
5389                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval - 1;
5390                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval + 1 : sval;
5391
5392                 /* If the full s64 was not sign-extended from s32 then don't
5393                  * deduct further info.
5394                  */
5395                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5396                         break;
5397                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
5398                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
5399                 break;
5400         }
5401         case BPF_JLE:
5402         case BPF_JLT:
5403         {
5404                 u64 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val    : val + 1;
5405                 u64 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val - 1 : val;
5406
5407                 if (is_jmp32) {
5408                         false_umin += gen_hi_min(false_reg->var_off);
5409                         true_umax += gen_hi_max(true_reg->var_off);
5410                 }
5411                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
5412                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
5413                 break;
5414         }
5415         case BPF_JSLE:
5416         case BPF_JSLT:
5417         {
5418                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval + 1;
5419                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval - 1 : sval;
5420
5421                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5422                         break;
5423                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
5424                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
5425                 break;
5426         }
5427         default:
5428                 break;
5429         }
5430
5431         __reg_deduce_bounds(false_reg);
5432         __reg_deduce_bounds(true_reg);
5433         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5434         __reg_bound_offset(false_reg);
5435         __reg_bound_offset(true_reg);
5436         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5437          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5438          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5439          */
5440         __update_reg_bounds(false_reg);
5441         __update_reg_bounds(true_reg);
5442 }
5443
5444 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
5445  * the variable reg.
5446  */
5447 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
5448                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
5449                                 u8 opcode, bool is_jmp32)
5450 {
5451         s64 sval;
5452
5453         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
5454                 return;
5455
5456         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
5457         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
5458
5459         switch (opcode) {
5460         case BPF_JEQ:
5461         case BPF_JNE:
5462         {
5463                 struct bpf_reg_state *reg =
5464                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
5465
5466                 if (is_jmp32) {
5467                         u64 old_v = reg->var_off.value;
5468                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
5469
5470                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
5471                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
5472                 } else {
5473                         __mark_reg_known(reg, val);
5474                 }
5475                 break;
5476         }
5477         case BPF_JSET:
5478                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
5479                                               tnum_const(~val));
5480                 if (is_power_of_2(val))
5481                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
5482                                                     tnum_const(val));
5483                 break;
5484         case BPF_JGE:
5485         case BPF_JGT:
5486         {
5487                 u64 false_umin = opcode == BPF_JGT ? val    : val + 1;
5488                 u64 true_umax = opcode == BPF_JGT ? val - 1 : val;
5489
5490                 if (is_jmp32) {
5491                         false_umin += gen_hi_min(false_reg->var_off);
5492                         true_umax += gen_hi_max(true_reg->var_off);
5493                 }
5494                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
5495                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
5496                 break;
5497         }
5498         case BPF_JSGE:
5499         case BPF_JSGT:
5500         {
5501                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval + 1;
5502                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval - 1 : sval;
5503
5504                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5505                         break;
5506                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
5507                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
5508                 break;
5509         }
5510         case BPF_JLE:
5511         case BPF_JLT:
5512         {
5513                 u64 false_umax = opcode == BPF_JLT ? val    : val - 1;
5514                 u64 true_umin = opcode == BPF_JLT ? val + 1 : val;
5515
5516                 if (is_jmp32) {
5517                         false_umax += gen_hi_max(false_reg->var_off);
5518                         true_umin += gen_hi_min(true_reg->var_off);
5519                 }
5520                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
5521                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
5522                 break;
5523         }
5524         case BPF_JSLE:
5525         case BPF_JSLT:
5526         {
5527                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval - 1;
5528                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval + 1 : sval;
5529
5530                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5531                         break;
5532                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
5533                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
5534                 break;
5535         }
5536         default:
5537                 break;
5538         }
5539
5540         __reg_deduce_bounds(false_reg);
5541         __reg_deduce_bounds(true_reg);
5542         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5543         __reg_bound_offset(false_reg);
5544         __reg_bound_offset(true_reg);
5545         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5546          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5547          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5548          */
5549         __update_reg_bounds(false_reg);
5550         __update_reg_bounds(true_reg);
5551 }
5552
5553 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
5554 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
5555                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
5556 {
5557         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
5558                                                         dst_reg->umin_value);
5559         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
5560                                                         dst_reg->umax_value);
5561         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
5562                                                         dst_reg->smin_value);
5563         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
5564                                                         dst_reg->smax_value);
5565         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
5566                                                              dst_reg->var_off);
5567         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
5568         __update_reg_bounds(src_reg);
5569         __update_reg_bounds(dst_reg);
5570         /* We might have learned something about the sign bit. */
5571         __reg_deduce_bounds(src_reg);
5572         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
5573         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5574         __reg_bound_offset(src_reg);
5575         __reg_bound_offset(dst_reg);
5576         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5577          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5578          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5579          */
5580         __update_reg_bounds(src_reg);
5581         __update_reg_bounds(dst_reg);
5582 }
5583
5584 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
5585                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
5586                                 struct bpf_reg_state *false_src,
5587                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
5588                                 u8 opcode)
5589 {
5590         switch (opcode) {
5591         case BPF_JEQ:
5592                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
5593                 break;
5594         case BPF_JNE:
5595                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
5596                 break;
5597         }
5598 }
5599
5600 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
5601                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
5602                                  bool is_null)
5603 {
5604         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id) {
5605                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
5606                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
5607                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
5608                  */
5609                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
5610                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
5611                                  reg->off)) {
5612                         __mark_reg_known_zero(reg);
5613                         reg->off = 0;
5614                 }
5615                 if (is_null) {
5616                         reg->type = SCALAR_VALUE;
5617                 } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
5618                         if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
5619                                 reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
5620                                 reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
5621                         } else if (reg->map_ptr->map_type ==
5622                                    BPF_MAP_TYPE_XSKMAP) {
5623                                 reg->type = PTR_TO_XDP_SOCK;
5624                         } else {
5625                                 reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5626                         }
5627                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
5628                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
5629                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
5630                         reg->type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
5631                 } else if (reg->type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
5632                         reg->type = PTR_TO_TCP_SOCK;
5633                 }
5634                 if (is_null) {
5635                         /* We don't need id and ref_obj_id from this point
5636                          * onwards anymore, thus we should better reset it,
5637                          * so that state pruning has chances to take effect.
5638                          */
5639                         reg->id = 0;
5640                         reg->ref_obj_id = 0;
5641                 } else if (!reg_may_point_to_spin_lock(reg)) {
5642                         /* For not-NULL ptr, reg->ref_obj_id will be reset
5643                          * in release_reg_references().
5644                          *
5645                          * reg->id is still used by spin_lock ptr. Other
5646                          * than spin_lock ptr type, reg->id can be reset.
5647                          */
5648                         reg->id = 0;
5649                 }
5650         }
5651 }
5652
5653 static void __mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_func_state *state, u32 id,
5654                                     bool is_null)
5655 {
5656         struct bpf_reg_state *reg;
5657         int i;
5658
5659         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5660                 mark_ptr_or_null_reg(state, &state->regs[i], id, is_null);
5661
5662         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5663                 if (!reg)
5664                         continue;
5665                 mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
5666         }
5667 }
5668
5669 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
5670  * be folded together at some point.
5671  */
5672 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
5673                                   bool is_null)
5674 {
5675         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5676         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
5677         u32 ref_obj_id = regs[regno].ref_obj_id;
5678         u32 id = regs[regno].id;
5679         int i;
5680
5681         if (ref_obj_id && ref_obj_id == id && is_null)
5682                 /* regs[regno] is in the " == NULL" branch.
5683                  * No one could have freed the reference state before
5684                  * doing the NULL check.
5685                  */
5686                 WARN_ON_ONCE(release_reference_state(state, id));
5687
5688         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5689                 __mark_ptr_or_null_regs(vstate->frame[i], id, is_null);
5690 }
5691
5692 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
5693                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
5694                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
5695                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
5696                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
5697 {
5698         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
5699                 return false;
5700
5701         /* Pointers are always 64-bit. */
5702         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32)
5703                 return false;
5704
5705         switch (BPF_OP(insn->code)) {
5706         case BPF_JGT:
5707                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5708                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5709                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5710                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5711                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
5712                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
5713                                                dst_reg->type, false);
5714                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5715                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5716                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5717                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5718                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
5719                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
5720                                                src_reg->type, true);
5721                 } else {
5722                         return false;
5723                 }
5724                 break;
5725         case BPF_JLT:
5726                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5727                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5728                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5729                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5730                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
5731                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
5732                                                dst_reg->type, true);
5733                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5734                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5735                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5736                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5737                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
5738                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
5739                                                src_reg->type, false);
5740                 } else {
5741                         return false;
5742                 }
5743                 break;
5744         case BPF_JGE:
5745                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5746                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5747                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5748                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5749                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
5750                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
5751                                                dst_reg->type, true);
5752                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5753                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5754                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5755                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5756                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
5757                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
5758                                                src_reg->type, false);
5759                 } else {
5760                         return false;
5761                 }
5762                 break;
5763         case BPF_JLE:
5764                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5765                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5766                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5767                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5768                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
5769                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
5770                                                dst_reg->type, false);
5771                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5772                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5773                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5774                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5775                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
5776                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
5777                                                src_reg->type, true);
5778                 } else {
5779                         return false;
5780                 }
5781                 break;
5782         default:
5783                 return false;
5784         }
5785
5786         return true;
5787 }
5788
5789 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
5790                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
5791 {
5792         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
5793         struct bpf_verifier_state *other_branch;
5794         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
5795         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs, *src_reg = NULL;
5796         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5797         bool is_jmp32;
5798         int pred = -1;
5799         int err;
5800
5801         /* Only conditional jumps are expected to reach here. */
5802         if (opcode == BPF_JA || opcode > BPF_JSLE) {
5803                 verbose(env, "invalid BPF_JMP/JMP32 opcode %x\n", opcode);
5804                 return -EINVAL;
5805         }
5806
5807         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5808                 if (insn->imm != 0) {
5809                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
5810                         return -EINVAL;
5811                 }
5812
5813                 /* check src1 operand */
5814                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5815                 if (err)
5816                         return err;
5817
5818                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
5819                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
5820                                 insn->src_reg);
5821                         return -EACCES;
5822                 }
5823                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
5824         } else {
5825                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
5826                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
5827                         return -EINVAL;
5828                 }
5829         }
5830
5831         /* check src2 operand */
5832         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5833         if (err)
5834                 return err;
5835
5836         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
5837         is_jmp32 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32;
5838
5839         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K)
5840                 pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm,
5841                                        opcode, is_jmp32);
5842         else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
5843                  tnum_is_const(src_reg->var_off))
5844                 pred = is_branch_taken(dst_reg, src_reg->var_off.value,
5845                                        opcode, is_jmp32);
5846         if (pred >= 0) {
5847                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
5848                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && !err)
5849                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
5850                 if (err)
5851                         return err;
5852         }
5853         if (pred == 1) {
5854                 /* only follow the goto, ignore fall-through */
5855                 *insn_idx += insn->off;
5856                 return 0;
5857         } else if (pred == 0) {
5858                 /* only follow fall-through branch, since
5859                  * that's where the program will go
5860                  */
5861                 return 0;
5862         }
5863
5864         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
5865                                   false);
5866         if (!other_branch)
5867                 return -EFAULT;
5868         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
5869
5870         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
5871          * our min/max values for our dst register.
5872          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
5873          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
5874          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
5875          * comparable.
5876          */
5877         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5878                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
5879                 struct bpf_reg_state lo_reg0 = *dst_reg;
5880                 struct bpf_reg_state lo_reg1 = *src_reg;
5881                 struct bpf_reg_state *src_lo, *dst_lo;
5882
5883                 dst_lo = &lo_reg0;
5884                 src_lo = &lo_reg1;
5885                 coerce_reg_to_size(dst_lo, 4);
5886                 coerce_reg_to_size(src_lo, 4);
5887
5888                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
5889                     src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5890                         if (tnum_is_const(src_reg->var_off) ||
5891                             (is_jmp32 && tnum_is_const(src_lo->var_off)))
5892                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
5893                                                 dst_reg,
5894                                                 is_jmp32
5895                                                 ? src_lo->var_off.value
5896                                                 : src_reg->var_off.value,
5897                                                 opcode, is_jmp32);
5898                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off) ||
5899                                  (is_jmp32 && tnum_is_const(dst_lo->var_off)))
5900                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
5901                                                     src_reg,
5902                                                     is_jmp32
5903                                                     ? dst_lo->var_off.value
5904                                                     : dst_reg->var_off.value,
5905                                                     opcode, is_jmp32);
5906                         else if (!is_jmp32 &&
5907                                  (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE))
5908                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
5909                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
5910                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
5911                                                     src_reg, dst_reg, opcode);
5912                 }
5913         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5914                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
5915                                         dst_reg, insn->imm, opcode, is_jmp32);
5916         }
5917
5918         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem().
5919          * NOTE: these optimizations below are related with pointer comparison
5920          *       which will never be JMP32.
5921          */
5922         if (!is_jmp32 && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
5923             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
5924             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
5925                 /* Mark all identical registers in each branch as either
5926                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
5927                  */
5928                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
5929                                       opcode == BPF_JNE);
5930                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
5931                                       opcode == BPF_JEQ);
5932         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
5933                                            this_branch, other_branch) &&
5934                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
5935                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
5936                         insn->dst_reg);
5937                 return -EACCES;
5938         }
5939         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
5940                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
5941         return 0;
5942 }
5943
5944 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
5945 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
5946 {
5947         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
5948         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
5949         struct bpf_map *map;
5950         int err;
5951
5952         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
5953                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
5954                 return -EINVAL;
5955         }
5956         if (insn->off != 0) {
5957                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
5958                 return -EINVAL;
5959         }
5960
5961         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
5962         if (err)
5963                 return err;
5964
5965         if (insn->src_reg == 0) {
5966                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
5967
5968                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
5969                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
5970                 return 0;
5971         }
5972
5973         map = env->used_maps[aux->map_index];
5974         mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
5975         regs[insn->dst_reg].map_ptr = map;
5976
5977         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) {
5978                 regs[insn->dst_reg].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5979                 regs[insn->dst_reg].off = aux->map_off;
5980                 if (map_value_has_spin_lock(map))
5981                         regs[insn->dst_reg].id = ++env->id_gen;
5982         } else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
5983                 regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
5984         } else {
5985                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
5986                 return -EINVAL;
5987         }
5988
5989         return 0;
5990 }
5991
5992 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
5993 {
5994         switch (type) {
5995         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
5996         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
5997         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
5998                 return true;
5999         default:
6000                 return false;
6001         }
6002 }
6003
6004 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
6005  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
6006  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
6007  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
6008  *
6009  * Implicit input:
6010  *   ctx == skb == R6 == CTX
6011  *
6012  * Explicit input:
6013  *   SRC == any register
6014  *   IMM == 32-bit immediate
6015  *
6016  * Output:
6017  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
6018  */
6019 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6020 {
6021         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6022         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
6023         int i, err;
6024
6025         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
6026                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
6027                 return -EINVAL;
6028         }
6029
6030         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
6031                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6032                 return -EINVAL;
6033         }
6034
6035         if (env->subprog_cnt > 1) {
6036                 /* when program has LD_ABS insn JITs and interpreter assume
6037                  * that r1 == ctx == skb which is not the case for callees
6038                  * that can have arbitrary arguments. It's problematic
6039                  * for main prog as well since JITs would need to analyze
6040                  * all functions in order to make proper register save/restore
6041                  * decisions in the main prog. Hence disallow LD_ABS with calls
6042                  */
6043                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions cannot be mixed with bpf-to-bpf calls\n");
6044                 return -EINVAL;
6045         }
6046
6047         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
6048             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
6049             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
6050                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
6051                 return -EINVAL;
6052         }
6053
6054         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
6055         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
6056         if (err)
6057                 return err;
6058
6059         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
6060          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
6061          * reference leak.
6062          */
6063         err = check_reference_leak(env);
6064         if (err) {
6065                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
6066                 return err;
6067         }
6068
6069         if (env->cur_state->active_spin_lock) {
6070                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be used inside bpf_spin_lock-ed region\n");
6071                 return -EINVAL;
6072         }
6073
6074         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
6075                 verbose(env,
6076                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
6077                 return -EINVAL;
6078         }
6079
6080         if (mode == BPF_IND) {
6081                 /* check explicit source operand */
6082                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6083                 if (err)
6084                         return err;
6085         }
6086
6087         /* reset caller saved regs to unreadable */
6088         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
6089                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6090                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
6091         }
6092
6093         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
6094          * the value fetched from the packet.
6095          * Already marked as written above.
6096          */
6097         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6098         /* ld_abs load up to 32-bit skb data. */
6099         regs[BPF_REG_0].subreg_def = env->insn_idx + 1;
6100         return 0;
6101 }
6102
6103 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
6104 {
6105         struct tnum enforce_attach_type_range = tnum_unknown;
6106         struct bpf_reg_state *reg;
6107         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
6108
6109         switch (env->prog->type) {
6110         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
6111                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP4_RECVMSG ||
6112                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP6_RECVMSG)
6113                         range = tnum_range(1, 1);
6114                 break;
6115         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
6116                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET_EGRESS) {
6117                         range = tnum_range(0, 3);
6118                         enforce_attach_type_range = tnum_range(2, 3);
6119                 }
6120                 break;
6121         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
6122         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
6123         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
6124         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SYSCTL:
6125         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
6126                 break;
6127         default:
6128                 return 0;
6129         }
6130
6131         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
6132         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
6133                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
6134                         reg_type_str[reg->type]);
6135                 return -EINVAL;
6136         }
6137
6138         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
6139                 char tn_buf[48];
6140
6141                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
6142                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
6143                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
6144                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
6145                 } else {
6146                         verbose(env, "has unknown scalar value");
6147                 }
6148                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), range);
6149                 verbose(env, " should have been in %s\n", tn_buf);
6150                 return -EINVAL;
6151         }
6152
6153         if (!tnum_is_unknown(enforce_attach_type_range) &&
6154             tnum_in(enforce_attach_type_range, reg->var_off))
6155                 env->prog->enforce_expected_attach_type = 1;
6156         return 0;
6157 }
6158
6159 /* non-recursive DFS pseudo code
6160  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
6161  * 2      label v as discovered
6162  * 3      let S be a stack
6163  * 4      S.push(v)
6164  * 5      while S is not empty
6165  * 6            t <- S.pop()
6166  * 7            if t is what we're looking for:
6167  * 8                return t
6168  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
6169  * 10               if edge e is already labelled
6170  * 11                   continue with the next edge
6171  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
6172  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
6173  * 14                   label e as tree-edge
6174  * 15                   label w as discovered
6175  * 16                   S.push(w)
6176  * 17                   continue at 5
6177  * 18               else if vertex w is discovered
6178  * 19                   label e as back-edge
6179  * 20               else
6180  * 21                   // vertex w is explored
6181  * 22                   label e as forward- or cross-edge
6182  * 23           label t as explored
6183  * 24           S.pop()
6184  *
6185  * convention:
6186  * 0x10 - discovered
6187  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
6188  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
6189  * 0x20 - explored
6190  */
6191
6192 enum {
6193         DISCOVERED = 0x10,
6194         EXPLORED = 0x20,
6195         FALLTHROUGH = 1,
6196         BRANCH = 2,
6197 };
6198
6199 static u32 state_htab_size(struct bpf_verifier_env *env)
6200 {
6201         return env->prog->len;
6202 }
6203
6204 static struct bpf_verifier_state_list **explored_state(
6205                                         struct bpf_verifier_env *env,
6206                                         int idx)
6207 {
6208         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
6209         struct bpf_func_state *state = cur->frame[cur->curframe];
6210
6211         return &env->explored_states[(idx ^ state->callsite) % state_htab_size(env)];
6212 }
6213
6214 static void init_explored_state(struct bpf_verifier_env *env, int idx)
6215 {
6216         env->insn_aux_data[idx].prune_point = true;
6217 }
6218
6219 /* t, w, e - match pseudo-code above:
6220  * t - index of current instruction
6221  * w - next instruction
6222  * e - edge
6223  */
6224 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env,
6225                      bool loop_ok)
6226 {
6227         int *insn_stack = env->cfg.insn_stack;
6228         int *insn_state = env->cfg.insn_state;
6229
6230         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
6231                 return 0;
6232
6233         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
6234                 return 0;
6235
6236         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
6237                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
6238                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
6239                 return -EINVAL;
6240         }
6241
6242         if (e == BRANCH)
6243                 /* mark branch target for state pruning */
6244                 init_explored_state(env, w);
6245
6246         if (insn_state[w] == 0) {
6247                 /* tree-edge */
6248                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
6249                 insn_state[w] = DISCOVERED;
6250                 if (env->cfg.cur_stack >= env->prog->len)
6251                         return -E2BIG;
6252                 insn_stack[env->cfg.cur_stack++] = w;
6253                 return 1;
6254         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
6255                 if (loop_ok && env->allow_ptr_leaks)
6256                         return 0;
6257                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
6258                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
6259                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
6260                 return -EINVAL;
6261         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
6262                 /* forward- or cross-edge */
6263                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
6264         } else {
6265                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
6266                 return -EFAULT;
6267         }
6268         return 0;
6269 }
6270
6271 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
6272  * loop == back-edge in directed graph
6273  */
6274 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
6275 {
6276         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
6277         int insn_cnt = env->prog->len;
6278         int *insn_stack, *insn_state;
6279         int ret = 0;
6280         int i, t;
6281
6282         insn_state = env->cfg.insn_state = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
6283         if (!insn_state)
6284                 return -ENOMEM;
6285
6286         insn_stack = env->cfg.insn_stack = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
6287         if (!insn_stack) {
6288                 kvfree(insn_state);
6289                 return -ENOMEM;
6290         }
6291
6292         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
6293         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
6294         env->cfg.cur_stack = 1;
6295
6296 peek_stack:
6297         if (env->cfg.cur_stack == 0)
6298                 goto check_state;
6299         t = insn_stack[env->cfg.cur_stack - 1];
6300
6301         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP ||
6302             BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP32) {
6303                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
6304
6305                 if (opcode == BPF_EXIT) {
6306                         goto mark_explored;
6307                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
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                         if (t + 1 < insn_cnt)
6314                                 init_explored_state(env, t + 1);
6315                         if (insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL) {
6316                                 init_explored_state(env, t);
6317                                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH,
6318                                                 env, false);
6319                                 if (ret == 1)
6320                                         goto peek_stack;
6321                                 else if (ret < 0)
6322                                         goto err_free;
6323                         }
6324                 } else if (opcode == BPF_JA) {
6325                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
6326                                 ret = -EINVAL;
6327                                 goto err_free;
6328                         }
6329                         /* unconditional jump with single edge */
6330                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
6331                                         FALLTHROUGH, env, true);
6332                         if (ret == 1)
6333                                 goto peek_stack;
6334                         else if (ret < 0)
6335                                 goto err_free;
6336                         /* unconditional jmp is not a good pruning point,
6337                          * but it's marked, since backtracking needs
6338                          * to record jmp history in is_state_visited().
6339                          */
6340                         init_explored_state(env, t + insns[t].off + 1);
6341                         /* tell verifier to check for equivalent states
6342                          * after every call and jump
6343                          */
6344                         if (t + 1 < insn_cnt)
6345                                 init_explored_state(env, t + 1);
6346                 } else {
6347                         /* conditional jump with two edges */
6348                         init_explored_state(env, t);
6349                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, true);
6350                         if (ret == 1)
6351                                 goto peek_stack;
6352                         else if (ret < 0)
6353                                 goto err_free;
6354
6355                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env, true);
6356                         if (ret == 1)
6357                                 goto peek_stack;
6358                         else if (ret < 0)
6359                                 goto err_free;
6360                 }
6361         } else {
6362                 /* all other non-branch instructions with single
6363                  * fall-through edge
6364                  */
6365                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
6366                 if (ret == 1)
6367                         goto peek_stack;
6368                 else if (ret < 0)
6369                         goto err_free;
6370         }
6371
6372 mark_explored:
6373         insn_state[t] = EXPLORED;
6374         if (env->cfg.cur_stack-- <= 0) {
6375                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
6376                 ret = -EFAULT;
6377                 goto err_free;
6378         }
6379         goto peek_stack;
6380
6381 check_state:
6382         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
6383                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
6384                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
6385                         ret = -EINVAL;
6386                         goto err_free;
6387                 }
6388         }
6389         ret = 0; /* cfg looks good */
6390
6391 err_free:
6392         kvfree(insn_state);
6393         kvfree(insn_stack);
6394         env->cfg.insn_state = env->cfg.insn_stack = NULL;
6395         return ret;
6396 }
6397
6398 /* The minimum supported BTF func info size */
6399 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
6400 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
6401
6402 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
6403                           const union bpf_attr *attr,
6404                           union bpf_attr __user *uattr)
6405 {
6406         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size;
6407         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
6408         struct bpf_func_info *krecord;
6409         const struct btf_type *type;
6410         struct bpf_prog *prog;
6411         const struct btf *btf;
6412         void __user *urecord;
6413         u32 prev_offset = 0;
6414         int ret = 0;
6415
6416         nfuncs = attr->func_info_cnt;
6417         if (!nfuncs)
6418                 return 0;
6419
6420         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
6421                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
6422                 return -EINVAL;
6423         }
6424
6425         urec_size = attr->func_info_rec_size;
6426         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
6427             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
6428             urec_size % sizeof(u32)) {
6429                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
6430                 return -EINVAL;
6431         }
6432
6433         prog = env->prog;
6434         btf = prog->aux->btf;
6435
6436         urecord = u64_to_user_ptr(attr->func_info);
6437         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
6438
6439         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6440         if (!krecord)
6441                 return -ENOMEM;
6442
6443         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
6444                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
6445                 if (ret) {
6446                         if (ret == -E2BIG) {
6447                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
6448                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
6449                                  * out the rest of the record.
6450                                  */
6451                                 if (put_user(min_size, &uattr->func_info_rec_size))
6452                                         ret = -EFAULT;
6453                         }
6454                         goto err_free;
6455                 }
6456
6457                 if (copy_from_user(&krecord[i], urecord, min_size)) {
6458                         ret = -EFAULT;
6459                         goto err_free;
6460                 }
6461
6462                 /* check insn_off */
6463                 if (i == 0) {
6464                         if (krecord[i].insn_off) {
6465                                 verbose(env,
6466                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
6467                                         krecord[i].insn_off);
6468                                 ret = -EINVAL;
6469                                 goto err_free;
6470                         }
6471                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
6472                         verbose(env,
6473                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
6474                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
6475                         ret = -EINVAL;
6476                         goto err_free;
6477                 }
6478
6479                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
6480                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
6481                         ret = -EINVAL;
6482                         goto err_free;
6483                 }
6484
6485                 /* check type_id */
6486                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
6487                 if (!type || BTF_INFO_KIND(type->info) != BTF_KIND_FUNC) {
6488                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
6489                                 krecord[i].type_id);
6490                         ret = -EINVAL;
6491                         goto err_free;
6492                 }
6493
6494                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
6495                 urecord += urec_size;
6496         }
6497
6498         prog->aux->func_info = krecord;
6499         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
6500         return 0;
6501
6502 err_free:
6503         kvfree(krecord);
6504         return ret;
6505 }
6506
6507 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
6508 {
6509         int i;
6510
6511         if (!env->prog->aux->func_info)
6512                 return;
6513
6514         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
6515                 env->prog->aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
6516 }
6517
6518 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
6519                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
6520 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
6521
6522 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
6523                           const union bpf_attr *attr,
6524                           union bpf_attr __user *uattr)
6525 {
6526         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
6527         struct bpf_subprog_info *sub;
6528         struct bpf_line_info *linfo;
6529         struct bpf_prog *prog;
6530         const struct btf *btf;
6531         void __user *ulinfo;
6532         int err;
6533
6534         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
6535         if (!nr_linfo)
6536                 return 0;
6537
6538         rec_size = attr->line_info_rec_size;
6539         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
6540             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
6541             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
6542                 return -EINVAL;
6543
6544         /* Need to zero it in case the userspace may
6545          * pass in a smaller bpf_line_info object.
6546          */
6547         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
6548                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6549         if (!linfo)
6550                 return -ENOMEM;
6551
6552         prog = env->prog;
6553         btf = prog->aux->btf;
6554
6555         s = 0;
6556         sub = env->subprog_info;
6557         ulinfo = u64_to_user_ptr(attr->line_info);
6558         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
6559         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
6560         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
6561                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
6562                 if (err) {
6563                         if (err == -E2BIG) {
6564                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
6565                                 if (put_user(expected_size,
6566                                              &uattr->line_info_rec_size))
6567                                         err = -EFAULT;
6568                         }
6569                         goto err_free;
6570                 }
6571
6572                 if (copy_from_user(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
6573                         err = -EFAULT;
6574                         goto err_free;
6575                 }
6576
6577                 /*
6578                  * Check insn_off to ensure
6579                  * 1) strictly increasing AND
6580                  * 2) bounded by prog->len
6581                  *
6582                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
6583                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
6584                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
6585                  * first sub also and the first sub must have
6586                  * subprog_info[0].start == 0.
6587                  */
6588                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
6589                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
6590                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
6591                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
6592                                 prog->len);
6593                         err = -EINVAL;
6594                         goto err_free;
6595                 }
6596
6597                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
6598                         verbose(env,
6599                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
6600                                 i);
6601                         err = -EINVAL;
6602                         goto err_free;
6603                 }
6604
6605                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
6606                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
6607                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
6608                         err = -EINVAL;
6609                         goto err_free;
6610                 }
6611
6612                 if (s != env->subprog_cnt) {
6613                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
6614                                 sub[s].linfo_idx = i;
6615                                 s++;
6616                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
6617                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
6618                                 err = -EINVAL;
6619                                 goto err_free;
6620                         }
6621                 }
6622
6623                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
6624                 ulinfo += rec_size;
6625         }
6626
6627         if (s != env->subprog_cnt) {
6628                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
6629                         env->subprog_cnt - s, s);
6630                 err = -EINVAL;
6631                 goto err_free;
6632         }
6633
6634         prog->aux->linfo = linfo;
6635         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
6636
6637         return 0;
6638
6639 err_free:
6640         kvfree(linfo);
6641         return err;
6642 }
6643
6644 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
6645                           const union bpf_attr *attr,
6646                           union bpf_attr __user *uattr)
6647 {
6648         struct btf *btf;
6649         int err;
6650
6651         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt)
6652                 return 0;
6653
6654         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
6655         if (IS_ERR(btf))
6656                 return PTR_ERR(btf);
6657         env->prog->aux->btf = btf;
6658
6659         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
6660         if (err)
6661                 return err;
6662
6663         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
6664         if (err)
6665                 return err;
6666
6667         return 0;
6668 }
6669
6670 /* check %cur's range satisfies %old's */
6671 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
6672                          struct bpf_reg_state *cur)
6673 {
6674         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
6675                old->umax_value >= cur->umax_value &&
6676                old->smin_value <= cur->smin_value &&
6677                old->smax_value >= cur->smax_value;
6678 }
6679
6680 /* Maximum number of register states that can exist at once */
6681 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
6682 struct idpair {
6683         u32 old;
6684         u32 cur;
6685 };
6686
6687 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
6688  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
6689  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
6690  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
6691  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
6692  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
6693  * that.
6694  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
6695  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
6696  */
6697 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
6698 {
6699         unsigned int i;
6700
6701         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
6702                 if (!idmap[i].old) {
6703                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
6704                         idmap[i].old = old_id;
6705                         idmap[i].cur = cur_id;
6706                         return true;
6707                 }
6708                 if (idmap[i].old == old_id)
6709                         return idmap[i].cur == cur_id;
6710         }
6711         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
6712         WARN_ON_ONCE(1);
6713         return false;
6714 }
6715
6716 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
6717                              struct bpf_func_state *st)
6718 {
6719         enum bpf_reg_liveness live;
6720         int i, j;
6721
6722         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
6723                 live = st->regs[i].live;
6724                 /* liveness must not touch this register anymore */
6725                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
6726                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
6727                         /* since the register is unused, clear its state
6728                          * to make further comparison simpler
6729                          */
6730                         __mark_reg_not_init(&st->regs[i]);
6731         }
6732
6733         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
6734                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
6735                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
6736                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
6737                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
6738                         __mark_reg_not_init(&st->stack[i].spilled_ptr);
6739                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
6740                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
6741                 }
6742         }
6743 }
6744
6745 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
6746                                  struct bpf_verifier_state *st)
6747 {
6748         int i;
6749
6750         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
6751                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
6752                 return;
6753
6754         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
6755                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
6756 }
6757
6758 /* the parentage chains form a tree.
6759  * the verifier states are added to state lists at given insn and
6760  * pushed into state stack for future exploration.
6761  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
6762  * stored in the state lists have their final liveness state already,
6763  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
6764  * the verifier explores other branches.
6765  * Example:
6766  * 1: r0 = 1
6767  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
6768  * 3: r0 = 2
6769  * 4: exit
6770  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
6771  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
6772  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
6773  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
6774  *
6775  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
6776  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
6777  * time means that all states below this branch were already explored and
6778  * their final liveness markes are already propagated.
6779  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
6780  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
6781  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
6782  * will not be used.
6783  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
6784  * to simplify state merging.
6785  *
6786  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
6787  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
6788  * the callsites
6789  */
6790 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
6791                               struct bpf_verifier_state *cur)
6792 {
6793         struct bpf_verifier_state_list *sl;
6794         int i;
6795
6796         sl = *explored_state(env, insn);
6797         while (sl) {
6798                 if (sl->state.branches)
6799                         goto next;
6800                 if (sl->state.insn_idx != insn ||
6801                     sl->state.curframe != cur->curframe)
6802                         goto next;
6803                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
6804                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
6805                                 goto next;
6806                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
6807 next:
6808                 sl = sl->next;
6809         }
6810 }
6811
6812 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
6813 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
6814                     struct idpair *idmap)
6815 {
6816         bool equal;
6817
6818         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
6819                 /* explored state didn't use this */
6820                 return true;
6821
6822         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
6823
6824         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
6825                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
6826                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
6827                  */
6828                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
6829
6830         if (equal)
6831                 return true;
6832
6833         if (rold->type == NOT_INIT)
6834                 /* explored state can't have used this */
6835                 return true;
6836         if (rcur->type == NOT_INIT)
6837                 return false;
6838         switch (rold->type) {
6839         case SCALAR_VALUE:
6840                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
6841                         if (!rold->precise && !rcur->precise)
6842                                 return true;
6843                         /* new val must satisfy old val knowledge */
6844                         return range_within(rold, rcur) &&
6845                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
6846                 } else {
6847                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
6848                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
6849                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
6850                          * while pointers are not. We could make this safe in
6851                          * special cases if root is calling us, but it's
6852                          * probably not worth the hassle.
6853                          */
6854                         return false;
6855                 }
6856         case PTR_TO_MAP_VALUE:
6857                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
6858                  * everything else matches, we are OK.
6859                  * 'id' is not compared, since it's only used for maps with
6860                  * bpf_spin_lock inside map element and in such cases if
6861                  * the rest of the prog is valid for one map element then
6862                  * it's valid for all map elements regardless of the key
6863                  * used in bpf_map_lookup()
6864                  */
6865                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
6866                        range_within(rold, rcur) &&
6867                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
6868         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
6869                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
6870                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
6871                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
6872                  * checked, doing so could have affected others with the same
6873                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
6874                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
6875                  */
6876                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
6877                         return false;
6878                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
6879                         return false;
6880                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
6881                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
6882         case PTR_TO_PACKET_META:
6883         case PTR_TO_PACKET:
6884                 if (rcur->type != rold->type)
6885                         return false;
6886                 /* We must have at least as much range as the old ptr
6887                  * did, so that any accesses which were safe before are
6888                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
6889                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
6890                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
6891                  */
6892                 if (rold->range > rcur->range)
6893                         return false;
6894                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
6895                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
6896                  */
6897                 if (rold->off != rcur->off)
6898                         return false;
6899                 /* id relations must be preserved */
6900                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
6901                         return false;
6902                 /* new val must satisfy old val knowledge */
6903                 return range_within(rold, rcur) &&
6904                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
6905         case PTR_TO_CTX:
6906         case CONST_PTR_TO_MAP:
6907         case PTR_TO_PACKET_END:
6908         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
6909         case PTR_TO_SOCKET:
6910         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
6911         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
6912         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
6913         case PTR_TO_TCP_SOCK:
6914         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
6915         case PTR_TO_XDP_SOCK:
6916                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
6917                  * would have accepted
6918                  */
6919         default:
6920                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
6921                 return false;
6922         }
6923
6924         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
6925         WARN_ON_ONCE(1);
6926         return false;
6927 }
6928
6929 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
6930                       struct bpf_func_state *cur,
6931                       struct idpair *idmap)
6932 {
6933         int i, spi;
6934
6935         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
6936          * slots in the current stack, since explored(safe) state
6937          * didn't use them
6938          */
6939         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
6940                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
6941
6942                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
6943                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
6944                         /* explored state didn't use this */
6945                         continue;
6946                 }
6947
6948                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
6949                         continue;
6950
6951                 /* explored stack has more populated slots than current stack
6952                  * and these slots were used
6953                  */
6954                 if (i >= cur->allocated_stack)
6955                         return false;
6956
6957                 /* if old state was safe with misc data in the stack
6958                  * it will be safe with zero-initialized stack.
6959                  * The opposite is not true
6960                  */
6961                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
6962                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
6963                         continue;
6964                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
6965                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
6966                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
6967                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
6968                          * this verifier states are not equivalent,
6969                          * return false to continue verification of this path
6970                          */
6971                         return false;
6972                 if (i % BPF_REG_SIZE)
6973                         continue;
6974                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
6975                         continue;
6976                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
6977                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
6978                              idmap))
6979                         /* when explored and current stack slot are both storing
6980                          * spilled registers, check that stored pointers types
6981                          * are the same as well.
6982                          * Ex: explored safe path could have stored
6983                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
6984                          * but current path has stored:
6985                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
6986                          * such verifier states are not equivalent.
6987                          * return false to continue verification of this path
6988                          */
6989                         return false;
6990         }
6991         return true;
6992 }
6993
6994 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
6995 {
6996         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
6997                 return false;
6998         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
6999                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
7000 }
7001
7002 /* compare two verifier states
7003  *
7004  * all states stored in state_list are known to be valid, since
7005  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
7006  *
7007  * this function is called when verifier exploring different branches of
7008  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
7009  * more strict register state and more strict stack state then this execution
7010  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
7011  * concluded that more strict state leads to valid finish.
7012  *
7013  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
7014  * and explored stack state is more conservative than the current one.
7015  * Example:
7016  *       explored                   current
7017  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
7018  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
7019  *
7020  * In other words if current stack state (one being explored) has more
7021  * valid slots than old one that already passed validation, it means
7022  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
7023  *
7024  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
7025  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
7026  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
7027  */
7028 static bool func_states_equal(struct bpf_func_state *old,
7029                               struct bpf_func_state *cur)
7030 {
7031         struct idpair *idmap;
7032         bool ret = false;
7033         int i;
7034
7035         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
7036         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
7037         if (!idmap)
7038                 return false;
7039
7040         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
7041                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
7042                         goto out_free;
7043         }
7044
7045         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
7046                 goto out_free;
7047
7048         if (!refsafe(old, cur))
7049                 goto out_free;
7050         ret = true;
7051 out_free:
7052         kfree(idmap);
7053         return ret;
7054 }
7055
7056 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
7057                          struct bpf_verifier_state *old,
7058                          struct bpf_verifier_state *cur)
7059 {
7060         int i;
7061
7062         if (old->curframe != cur->curframe)
7063                 return false;
7064
7065         /* Verification state from speculative execution simulation
7066          * must never prune a non-speculative execution one.
7067          */
7068         if (old->speculative && !cur->speculative)
7069                 return false;
7070
7071         if (old->active_spin_lock != cur->active_spin_lock)
7072                 return false;
7073
7074         /* for states to be equal callsites have to be the same
7075          * and all frame states need to be equivalent
7076          */
7077         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
7078                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
7079                         return false;
7080                 if (!func_states_equal(old->frame[i], cur->frame[i]))
7081                         return false;
7082         }
7083         return true;
7084 }
7085
7086 /* Return 0 if no propagation happened. Return negative error code if error
7087  * happened. Otherwise, return the propagated bit.
7088  */
7089 static int propagate_liveness_reg(struct bpf_verifier_env *env,
7090                                   struct bpf_reg_state *reg,
7091                                   struct bpf_reg_state *parent_reg)
7092 {
7093         u8 parent_flag = parent_reg->live & REG_LIVE_READ;
7094         u8 flag = reg->live & REG_LIVE_READ;
7095         int err;
7096
7097         /* When comes here, read flags of PARENT_REG or REG could be any of
7098          * REG_LIVE_READ64, REG_LIVE_READ32, REG_LIVE_NONE. There is no need
7099          * of propagation if PARENT_REG has strongest REG_LIVE_READ64.
7100          */
7101         if (parent_flag == REG_LIVE_READ64 ||
7102             /* Or if there is no read flag from REG. */
7103             !flag ||
7104             /* Or if the read flag from REG is the same as PARENT_REG. */
7105             parent_flag == flag)
7106                 return 0;
7107
7108         err = mark_reg_read(env, reg, parent_reg, flag);
7109         if (err)
7110                 return err;
7111
7112         return flag;
7113 }
7114
7115 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
7116  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
7117  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
7118  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
7119  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
7120  * in mark_reg_read() is for.
7121  */
7122 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
7123                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
7124                               struct bpf_verifier_state *vparent)
7125 {
7126         struct bpf_reg_state *state_reg, *parent_reg;
7127         struct bpf_func_state *state, *parent;
7128         int i, frame, err = 0;
7129
7130         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
7131                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
7132                      vparent->curframe, vstate->curframe);
7133                 return -EFAULT;
7134         }
7135         /* Propagate read liveness of registers... */
7136         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
7137         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
7138                 parent = vparent->frame[frame];
7139                 state = vstate->frame[frame];
7140                 parent_reg = parent->regs;
7141                 state_reg = state->regs;
7142                 /* We don't need to worry about FP liveness, it's read-only */
7143                 for (i = frame < vstate->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
7144                         err = propagate_liveness_reg(env, &state_reg[i],
7145                                                      &parent_reg[i]);
7146                         if (err < 0)
7147                                 return err;
7148                         if (err == REG_LIVE_READ64)
7149                                 mark_insn_zext(env, &parent_reg[i]);
7150                 }
7151
7152                 /* Propagate stack slots. */
7153                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
7154                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7155                         parent_reg = &parent->stack[i].spilled_ptr;
7156                         state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
7157                         err = propagate_liveness_reg(env, state_reg,
7158                                                      parent_reg);
7159                         if (err < 0)
7160                                 return err;
7161                 }
7162         }
7163         return 0;
7164 }
7165
7166 /* find precise scalars in the previous equivalent state and
7167  * propagate them into the current state
7168  */
7169 static int propagate_precision(struct bpf_verifier_env *env,
7170                                const struct bpf_verifier_state *old)
7171 {
7172         struct bpf_reg_state *state_reg;
7173         struct bpf_func_state *state;
7174         int i, err = 0;
7175
7176         state = old->frame[old->curframe];
7177         state_reg = state->regs;
7178         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++, state_reg++) {
7179                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
7180                     !state_reg->precise)
7181                         continue;
7182                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7183                         verbose(env, "propagating r%d\n", i);
7184                 err = mark_chain_precision(env, i);
7185                 if (err < 0)
7186                         return err;
7187         }
7188
7189         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7190                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
7191                         continue;
7192                 state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
7193                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
7194                     !state_reg->precise)
7195                         continue;
7196                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7197                         verbose(env, "propagating fp%d\n",
7198                                 (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
7199                 err = mark_chain_precision_stack(env, i);
7200                 if (err < 0)
7201                         return err;
7202         }
7203         return 0;
7204 }
7205
7206 static bool states_maybe_looping(struct bpf_verifier_state *old,
7207                                  struct bpf_verifier_state *cur)
7208 {
7209         struct bpf_func_state *fold, *fcur;
7210         int i, fr = cur->curframe;
7211
7212         if (old->curframe != fr)
7213                 return false;
7214
7215         fold = old->frame[fr];
7216         fcur = cur->frame[fr];
7217         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
7218                 if (memcmp(&fold->regs[i], &fcur->regs[i],
7219                            offsetof(struct bpf_reg_state, parent)))
7220                         return false;
7221         return true;
7222 }
7223
7224
7225 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
7226 {
7227         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
7228         struct bpf_verifier_state_list *sl, **pprev;
7229         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
7230         int i, j, err, states_cnt = 0;
7231         bool add_new_state = env->test_state_freq ? true : false;
7232
7233         cur->last_insn_idx = env->prev_insn_idx;
7234         if (!env->insn_aux_data[insn_idx].prune_point)
7235                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
7236                  * be doing state search here
7237                  */
7238                 return 0;
7239
7240         /* bpf progs typically have pruning point every 4 instructions
7241          * http://vger.kernel.org/bpfconf2019.html#session-1
7242          * Do not add new state for future pruning if the verifier hasn't seen
7243          * at least 2 jumps and at least 8 instructions.
7244          * This heuristics helps decrease 'total_states' and 'peak_states' metric.
7245          * In tests that amounts to up to 50% reduction into total verifier
7246          * memory consumption and 20% verifier time speedup.
7247          */
7248         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed >= 2 &&
7249             env->insn_processed - env->prev_insn_processed >= 8)
7250                 add_new_state = true;
7251
7252         pprev = explored_state(env, insn_idx);
7253         sl = *pprev;
7254
7255         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
7256
7257         while (sl) {
7258                 states_cnt++;
7259                 if (sl->state.insn_idx != insn_idx)
7260                         goto next;
7261                 if (sl->state.branches) {
7262                         if (states_maybe_looping(&sl->state, cur) &&
7263                             states_equal(env, &sl->state, cur)) {
7264                                 verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
7265                                 verbose(env, "infinite loop detected at insn %d\n", insn_idx);
7266                                 return -EINVAL;
7267                         }
7268                         /* if the verifier is processing a loop, avoid adding new state
7269                          * too often, since different loop iterations have distinct
7270                          * states and may not help future pruning.
7271                          * This threshold shouldn't be too low to make sure that
7272                          * a loop with large bound will be rejected quickly.
7273                          * The most abusive loop will be:
7274                          * r1 += 1
7275                          * if r1 < 1000000 goto pc-2
7276                          * 1M insn_procssed limit / 100 == 10k peak states.
7277                          * This threshold shouldn't be too high either, since states
7278                          * at the end of the loop are likely to be useful in pruning.
7279                          */
7280                         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed < 20 &&
7281                             env->insn_processed - env->prev_insn_processed < 100)
7282                                 add_new_state = false;
7283                         goto miss;
7284                 }
7285                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
7286                         sl->hit_cnt++;
7287                         /* reached equivalent register/stack state,
7288                          * prune the search.
7289                          * Registers read by the continuation are read by us.
7290                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
7291                          * will prevent corresponding reads in the continuation
7292                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
7293                          * own state will get the read marks recorded, but
7294                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
7295                          * this state and will pop a new one.
7296                          */
7297                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
7298
7299                         /* if previous state reached the exit with precision and
7300                          * current state is equivalent to it (except precsion marks)
7301                          * the precision needs to be propagated back in
7302                          * the current state.
7303                          */
7304                         err = err ? : push_jmp_history(env, cur);
7305                         err = err ? : propagate_precision(env, &sl->state);
7306                         if (err)
7307                                 return err;
7308                         return 1;
7309                 }
7310 miss:
7311                 /* when new state is not going to be added do not increase miss count.
7312                  * Otherwise several loop iterations will remove the state
7313                  * recorded earlier. The goal of these heuristics is to have
7314                  * states from some iterations of the loop (some in the beginning
7315                  * and some at the end) to help pruning.
7316                  */
7317                 if (add_new_state)
7318                         sl->miss_cnt++;
7319                 /* heuristic to determine whether this state is beneficial
7320                  * to keep checking from state equivalence point of view.
7321                  * Higher numbers increase max_states_per_insn and verification time,
7322                  * but do not meaningfully decrease insn_processed.
7323                  */
7324                 if (sl->miss_cnt > sl->hit_cnt * 3 + 3) {
7325                         /* the state is unlikely to be useful. Remove it to
7326                          * speed up verification
7327                          */
7328                         *pprev = sl->next;
7329                         if (sl->state.frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE) {
7330                                 u32 br = sl->state.branches;
7331
7332                                 WARN_ONCE(br,
7333                                           "BUG live_done but branches_to_explore %d\n",
7334                                           br);
7335                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
7336                                 kfree(sl);
7337                                 env->peak_states--;
7338                         } else {
7339                                 /* cannot free this state, since parentage chain may
7340                                  * walk it later. Add it for free_list instead to
7341                                  * be freed at the end of verification
7342                                  */
7343                                 sl->next = env->free_list;
7344                                 env->free_list = sl;
7345                         }
7346                         sl = *pprev;
7347                         continue;
7348                 }
7349 next:
7350                 pprev = &sl->next;
7351                 sl = *pprev;
7352         }
7353
7354         if (env->max_states_per_insn < states_cnt)
7355                 env->max_states_per_insn = states_cnt;
7356
7357         if (!env->allow_ptr_leaks && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
7358                 return push_jmp_history(env, cur);
7359
7360         if (!add_new_state)
7361                 return push_jmp_history(env, cur);
7362
7363         /* There were no equivalent states, remember the current one.
7364          * Technically the current state is not proven to be safe yet,
7365          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
7366          * or it will be rejected. When there are no loops the verifier won't be
7367          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
7368          * again on the way to bpf_exit.
7369          * When looping the sl->state.branches will be > 0 and this state
7370          * will not be considered for equivalence until branches == 0.
7371          */
7372         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
7373         if (!new_sl)
7374                 return -ENOMEM;
7375         env->total_states++;
7376         env->peak_states++;
7377         env->prev_jmps_processed = env->jmps_processed;
7378         env->prev_insn_processed = env->insn_processed;
7379
7380         /* add new state to the head of linked list */
7381         new = &new_sl->state;
7382         err = copy_verifier_state(new, cur);
7383         if (err) {
7384                 free_verifier_state(new, false);
7385                 kfree(new_sl);
7386                 return err;
7387         }
7388         new->insn_idx = insn_idx;
7389         WARN_ONCE(new->branches != 1,
7390                   "BUG is_state_visited:branches_to_explore=%d insn %d\n", new->branches, insn_idx);
7391
7392         cur->parent = new;
7393         cur->first_insn_idx = insn_idx;
7394         clear_jmp_history(cur);
7395         new_sl->next = *explored_state(env, insn_idx);
7396         *explored_state(env, insn_idx) = new_sl;
7397         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
7398          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
7399          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
7400          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
7401          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
7402          * from callee with its full parentage chain, anyway.
7403          */
7404         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
7405          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
7406          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
7407          * their parent and current state never has children yet.  Only
7408          * explored_states can get read marks.)
7409          */
7410         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
7411                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
7412                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
7413                 for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
7414                         cur->frame[j]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
7415         }
7416
7417         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
7418         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
7419                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
7420                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
7421
7422                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7423                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
7424                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
7425                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
7426                 }
7427         }
7428         return 0;
7429 }
7430
7431 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
7432 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
7433 {
7434         switch (type) {
7435         case PTR_TO_CTX:
7436         case PTR_TO_SOCKET:
7437         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
7438         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
7439         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
7440         case PTR_TO_TCP_SOCK:
7441         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
7442         case PTR_TO_XDP_SOCK:
7443                 return false;
7444         default:
7445                 return true;
7446         }
7447 }
7448
7449 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
7450  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
7451  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
7452  *
7453  * R1 = sock_ptr
7454  * goto X;
7455  * ...
7456  * R1 = some_other_valid_ptr;
7457  * goto X;
7458  * ...
7459  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
7460  */
7461 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
7462 {
7463         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
7464                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
7465 }
7466
7467 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
7468 {
7469         struct bpf_verifier_state *state;
7470         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
7471         struct bpf_reg_state *regs;
7472         int insn_cnt = env->prog->len;
7473         bool do_print_state = false;
7474         int prev_insn_idx = -1;
7475
7476         env->prev_linfo = NULL;
7477
7478         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
7479         if (!state)
7480                 return -ENOMEM;
7481         state->curframe = 0;
7482         state->speculative = false;
7483         state->branches = 1;
7484         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
7485         if (!state->frame[0]) {
7486                 kfree(state);
7487                 return -ENOMEM;
7488         }
7489         env->cur_state = state;
7490         init_func_state(env, state->frame[0],
7491                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
7492                         0 /* frameno */,
7493                         0 /* subprogno, zero == main subprog */);
7494
7495         for (;;) {
7496                 struct bpf_insn *insn;
7497                 u8 class;
7498                 int err;
7499
7500                 env->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
7501                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
7502                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
7503                                 env->insn_idx, insn_cnt);
7504                         return -EFAULT;
7505                 }
7506
7507                 insn = &insns[env->insn_idx];
7508                 class = BPF_CLASS(insn->code);
7509
7510                 if (++env->insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
7511                         verbose(env,
7512                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
7513                                 env->insn_processed);
7514                         return -E2BIG;
7515                 }
7516
7517                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
7518                 if (err < 0)
7519                         return err;
7520                 if (err == 1) {
7521                         /* found equivalent state, can prune the search */
7522                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
7523                                 if (do_print_state)
7524                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
7525                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
7526                                                 env->cur_state->speculative ?
7527                                                 " (speculative execution)" : "");
7528                                 else
7529                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
7530                         }
7531                         goto process_bpf_exit;
7532                 }
7533
7534                 if (signal_pending(current))
7535                         return -EAGAIN;
7536
7537                 if (need_resched())
7538                         cond_resched();
7539
7540                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2 ||
7541                     (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL && do_print_state)) {
7542                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7543                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
7544                         else
7545                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
7546                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
7547                                         env->cur_state->speculative ?
7548                                         " (speculative execution)" : "");
7549                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
7550                         do_print_state = false;
7551                 }
7552
7553                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
7554                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
7555                                 .cb_print       = verbose,
7556                                 .private_data   = env,
7557                         };
7558
7559                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
7560                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
7561                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
7562                 }
7563
7564                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
7565                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
7566                                                            env->prev_insn_idx);
7567                         if (err)
7568                                 return err;
7569                 }
7570
7571                 regs = cur_regs(env);
7572                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
7573                 prev_insn_idx = env->insn_idx;
7574
7575                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
7576                         err = check_alu_op(env, insn);
7577                         if (err)
7578                                 return err;
7579
7580                 } else if (class == BPF_LDX) {
7581                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
7582
7583                         /* check for reserved fields is already done */
7584
7585                         /* check src operand */
7586                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7587                         if (err)
7588                                 return err;
7589
7590                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
7591                         if (err)
7592                                 return err;
7593
7594                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
7595
7596                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
7597                          * the state of dst_reg will be updated by this func
7598                          */
7599                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
7600                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7601                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
7602                         if (err)
7603                                 return err;
7604
7605                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
7606
7607                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
7608                                 /* saw a valid insn
7609                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
7610                                  * save type to validate intersecting paths
7611                                  */
7612                                 *prev_src_type = src_reg_type;
7613
7614                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
7615                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
7616                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
7617                                  * with different pointer types:
7618                                  * src_reg == ctx in one branch and
7619                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
7620                                  * Reject it.
7621                                  */
7622                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
7623                                 return -EINVAL;
7624                         }
7625
7626                 } else if (class == BPF_STX) {
7627                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
7628
7629                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
7630                                 err = check_xadd(env, env->insn_idx, insn);
7631                                 if (err)
7632                                         return err;
7633                                 env->insn_idx++;
7634                                 continue;
7635                         }
7636
7637                         /* check src1 operand */
7638                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7639                         if (err)
7640                                 return err;
7641                         /* check src2 operand */
7642                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7643                         if (err)
7644                                 return err;
7645
7646                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
7647
7648                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
7649                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
7650                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7651                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
7652                         if (err)
7653                                 return err;
7654
7655                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
7656
7657                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
7658                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
7659                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
7660                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
7661                                 return -EINVAL;
7662                         }
7663
7664                 } else if (class == BPF_ST) {
7665                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
7666                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
7667                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
7668                                 return -EINVAL;
7669                         }
7670                         /* check src operand */
7671                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7672                         if (err)
7673                                 return err;
7674
7675                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
7676                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
7677                                         insn->dst_reg,
7678                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
7679                                 return -EACCES;
7680                         }
7681
7682                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
7683                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
7684                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7685                                                BPF_WRITE, -1, false);
7686                         if (err)
7687                                 return err;
7688
7689                 } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
7690                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7691
7692                         env->jmps_processed++;
7693                         if (opcode == BPF_CALL) {
7694                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7695                                     insn->off != 0 ||
7696                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
7697                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL) ||
7698                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7699                                     class == BPF_JMP32) {
7700                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
7701                                         return -EINVAL;
7702                                 }
7703
7704                                 if (env->cur_state->active_spin_lock &&
7705                                     (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL ||
7706                                      insn->imm != BPF_FUNC_spin_unlock)) {
7707                                         verbose(env, "function calls are not allowed while holding a lock\n");
7708                                         return -EINVAL;
7709                                 }
7710                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
7711                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
7712                                 else
7713                                         err = check_helper_call(env, insn->imm, env->insn_idx);
7714                                 if (err)
7715                                         return err;
7716
7717                         } else if (opcode == BPF_JA) {
7718                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7719                                     insn->imm != 0 ||
7720                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
7721                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7722                                     class == BPF_JMP32) {
7723                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
7724                                         return -EINVAL;
7725                                 }
7726
7727                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
7728                                 continue;
7729
7730                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
7731                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7732                                     insn->imm != 0 ||
7733                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
7734                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7735                                     class == BPF_JMP32) {
7736                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
7737                                         return -EINVAL;
7738                                 }
7739
7740                                 if (env->cur_state->active_spin_lock) {
7741                                         verbose(env, "bpf_spin_unlock is missing\n");
7742                                         return -EINVAL;
7743                                 }
7744
7745                                 if (state->curframe) {
7746                                         /* exit from nested function */
7747                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
7748                                         if (err)
7749                                                 return err;
7750                                         do_print_state = true;
7751                                         continue;
7752                                 }
7753
7754                                 err = check_reference_leak(env);
7755                                 if (err)
7756                                         return err;
7757
7758                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
7759                                  * to return the value from eBPF program.
7760                                  * Make sure that it's readable at this time
7761                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
7762                                  * something into it earlier
7763                                  */
7764                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
7765                                 if (err)
7766                                         return err;
7767
7768                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
7769                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
7770                                         return -EACCES;
7771                                 }
7772
7773                                 err = check_return_code(env);
7774                                 if (err)
7775                                         return err;
7776 process_bpf_exit:
7777                                 update_branch_counts(env, env->cur_state);
7778                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx,
7779                                                 &env->insn_idx);
7780                                 if (err < 0) {
7781                                         if (err != -ENOENT)
7782                                                 return err;
7783                                         break;
7784                                 } else {
7785                                         do_print_state = true;
7786                                         continue;
7787                                 }
7788                         } else {
7789                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
7790                                 if (err)
7791                                         return err;
7792                         }
7793                 } else if (class == BPF_LD) {
7794                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
7795
7796                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
7797                                 err = check_ld_abs(env, insn);
7798                                 if (err)
7799                                         return err;
7800
7801                         } else if (mode == BPF_IMM) {
7802                                 err = check_ld_imm(env, insn);
7803                                 if (err)
7804                                         return err;
7805
7806                                 env->insn_idx++;
7807                                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
7808                         } else {
7809                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
7810                                 return -EINVAL;
7811                         }
7812                 } else {
7813                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
7814                         return -EINVAL;
7815                 }
7816
7817                 env->insn_idx++;
7818         }
7819
7820         env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
7821         return 0;
7822 }
7823
7824 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
7825 {
7826         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
7827                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
7828                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
7829                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
7830 }
7831
7832 static bool is_tracing_prog_type(enum bpf_prog_type type)
7833 {
7834         switch (type) {
7835         case BPF_PROG_TYPE_KPROBE:
7836         case BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT:
7837         case BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT:
7838         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
7839                 return true;
7840         default:
7841                 return false;
7842         }
7843 }
7844
7845 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
7846                                         struct bpf_map *map,
7847                                         struct bpf_prog *prog)
7848
7849 {
7850         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
7851          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
7852          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
7853          * triggered.
7854          */
7855         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
7856                 if (!check_map_prealloc(map)) {
7857                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
7858                         return -EINVAL;
7859                 }
7860                 if (map->inner_map_meta &&
7861                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
7862                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
7863                         return -EINVAL;
7864                 }
7865         }
7866
7867         if ((is_tracing_prog_type(prog->type) ||
7868              prog->type == BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER) &&
7869             map_value_has_spin_lock(map)) {
7870                 verbose(env, "tracing progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
7871                 return -EINVAL;
7872         }
7873
7874         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
7875             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
7876                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
7877                 return -EINVAL;
7878         }
7879
7880         return 0;
7881 }
7882
7883 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
7884 {
7885         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
7886                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
7887 }
7888
7889 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
7890  * replace them with actual map pointers
7891  */
7892 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
7893 {
7894         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
7895         int insn_cnt = env->prog->len;
7896         int i, j, err;
7897
7898         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
7899         if (err)
7900                 return err;
7901
7902         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
7903                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
7904                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
7905                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
7906                         return -EINVAL;
7907                 }
7908
7909                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
7910                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
7911                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
7912                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
7913                         return -EINVAL;
7914                 }
7915
7916                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
7917                         struct bpf_insn_aux_data *aux;
7918                         struct bpf_map *map;
7919                         struct fd f;
7920                         u64 addr;
7921
7922                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
7923                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
7924                             insn[1].off != 0) {
7925                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
7926                                 return -EINVAL;
7927                         }
7928
7929                         if (insn[0].src_reg == 0)
7930                                 /* valid generic load 64-bit imm */
7931                                 goto next_insn;
7932
7933                         /* In final convert_pseudo_ld_imm64() step, this is
7934                          * converted into regular 64-bit imm load insn.
7935                          */
7936                         if ((insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
7937                              insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) ||
7938                             (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
7939                              insn[1].imm != 0)) {
7940                                 verbose(env,
7941                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
7942                                 return -EINVAL;
7943                         }
7944
7945                         f = fdget(insn[0].imm);
7946                         map = __bpf_map_get(f);
7947                         if (IS_ERR(map)) {
7948                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
7949                                         insn[0].imm);
7950                                 return PTR_ERR(map);
7951                         }
7952
7953                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
7954                         if (err) {
7955                                 fdput(f);
7956                                 return err;
7957                         }
7958
7959                         aux = &env->insn_aux_data[i];
7960                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
7961                                 addr = (unsigned long)map;
7962                         } else {
7963                                 u32 off = insn[1].imm;
7964
7965                                 if (off >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
7966                                         verbose(env, "direct value offset of %u is not allowed\n", off);
7967                                         fdput(f);
7968                                         return -EINVAL;
7969                                 }
7970
7971                                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
7972                                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
7973                                         fdput(f);
7974                                         return -EINVAL;
7975                                 }
7976
7977                                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
7978                                 if (err) {
7979                                         verbose(env, "invalid access to map value pointer, value_size=%u off=%u\n",
7980                                                 map->value_size, off);
7981                                         fdput(f);
7982                                         return err;
7983                                 }
7984
7985                                 aux->map_off = off;
7986                                 addr += off;
7987                         }
7988
7989                         insn[0].imm = (u32)addr;
7990                         insn[1].imm = addr >> 32;
7991
7992                         /* check whether we recorded this map already */
7993                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++) {
7994                                 if (env->used_maps[j] == map) {
7995                                         aux->map_index = j;
7996                                         fdput(f);
7997                                         goto next_insn;
7998                                 }
7999                         }
8000
8001                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
8002                                 fdput(f);
8003                                 return -E2BIG;
8004                         }
8005
8006                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
8007                          * the map will be released by release_maps() or it
8008                          * will be used by the valid program until it's unloaded
8009                          * and all maps are released in free_used_maps()
8010                          */
8011                         map = bpf_map_inc(map, false);
8012                         if (IS_ERR(map)) {
8013                                 fdput(f);
8014                                 return PTR_ERR(map);
8015                         }
8016
8017                         aux->map_index = env->used_map_cnt;
8018                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
8019
8020                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
8021                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog, map)) {
8022                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
8023                                 fdput(f);
8024                                 return -EBUSY;
8025                         }
8026
8027                         fdput(f);
8028 next_insn:
8029                         insn++;
8030                         i++;
8031                         continue;
8032                 }
8033
8034                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
8035                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
8036                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
8037                         return -EINVAL;
8038                 }
8039         }
8040
8041         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
8042          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
8043          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
8044          */
8045         return 0;
8046 }
8047
8048 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
8049 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
8050 {
8051         enum bpf_cgroup_storage_type stype;
8052         int i;
8053
8054         for_each_cgroup_storage_type(stype) {
8055                 if (!env->prog->aux->cgroup_storage[stype])
8056                         continue;
8057                 bpf_cgroup_storage_release(env->prog,
8058                         env->prog->aux->cgroup_storage[stype]);
8059         }
8060
8061         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
8062                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
8063 }
8064
8065 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
8066 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
8067 {
8068         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8069         int insn_cnt = env->prog->len;
8070         int i;
8071
8072         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
8073                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
8074                         insn->src_reg = 0;
8075 }
8076
8077 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
8078  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
8079  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
8080  */
8081 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env,
8082                                 struct bpf_prog *new_prog, u32 off, u32 cnt)
8083 {
8084         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
8085         struct bpf_insn *insn = new_prog->insnsi;
8086         u32 prog_len;
8087         int i;
8088
8089         /* aux info at OFF always needs adjustment, no matter fast path
8090          * (cnt == 1) is taken or not. There is no guarantee INSN at OFF is the
8091          * original insn at old prog.
8092          */
8093         old_data[off].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + off + cnt - 1);
8094
8095         if (cnt == 1)
8096                 return 0;
8097         prog_len = new_prog->len;
8098         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
8099                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
8100         if (!new_data)
8101                 return -ENOMEM;
8102         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
8103         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
8104                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
8105         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++) {
8106                 new_data[i].seen = true;
8107                 new_data[i].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + i);
8108         }
8109         env->insn_aux_data = new_data;
8110         vfree(old_data);
8111         return 0;
8112 }
8113
8114 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
8115 {
8116         int i;
8117
8118         if (len == 1)
8119                 return;
8120         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
8121         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
8122                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
8123                         continue;
8124                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
8125         }
8126 }
8127
8128 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
8129                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
8130 {
8131         struct bpf_prog *new_prog;
8132
8133         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
8134         if (IS_ERR(new_prog)) {
8135                 if (PTR_ERR(new_prog) == -ERANGE)
8136                         verbose(env,
8137                                 "insn %d cannot be patched due to 16-bit range\n",
8138                                 env->insn_aux_data[off].orig_idx);
8139                 return NULL;
8140         }
8141         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog, off, len))
8142                 return NULL;
8143         adjust_subprog_starts(env, off, len);
8144         return new_prog;
8145 }
8146
8147 static int adjust_subprog_starts_after_remove(struct bpf_verifier_env *env,
8148                                               u32 off, u32 cnt)
8149 {
8150         int i, j;
8151
8152         /* find first prog starting at or after off (first to remove) */
8153         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
8154                 if (env->subprog_info[i].start >= off)
8155                         break;
8156         /* find first prog starting at or after off + cnt (first to stay) */
8157         for (j = i; j < env->subprog_cnt; j++)
8158                 if (env->subprog_info[j].start >= off + cnt)
8159                         break;
8160         /* if j doesn't start exactly at off + cnt, we are just removing
8161          * the front of previous prog
8162          */
8163         if (env->subprog_info[j].start != off + cnt)
8164                 j--;
8165
8166         if (j > i) {
8167                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
8168                 int move;
8169
8170                 /* move fake 'exit' subprog as well */
8171                 move = env->subprog_cnt + 1 - j;
8172
8173                 memmove(env->subprog_info + i,
8174                         env->subprog_info + j,
8175                         sizeof(*env->subprog_info) * move);
8176                 env->subprog_cnt -= j - i;
8177
8178                 /* remove func_info */
8179                 if (aux->func_info) {
8180                         move = aux->func_info_cnt - j;
8181
8182                         memmove(aux->func_info + i,
8183                                 aux->func_info + j,
8184                                 sizeof(*aux->func_info) * move);
8185                         aux->func_info_cnt -= j - i;
8186                         /* func_info->insn_off is set after all code rewrites,
8187                          * in adjust_btf_func() - no need to adjust
8188                          */
8189                 }
8190         } else {
8191                 /* convert i from "first prog to remove" to "first to adjust" */
8192                 if (env->subprog_info[i].start == off)
8193                         i++;
8194         }
8195
8196         /* update fake 'exit' subprog as well */
8197         for (; i <= env->subprog_cnt; i++)
8198                 env->subprog_info[i].start -= cnt;
8199
8200         return 0;
8201 }
8202
8203 static int bpf_adj_linfo_after_remove(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
8204                                       u32 cnt)
8205 {
8206         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8207         u32 i, l_off, l_cnt, nr_linfo;
8208         struct bpf_line_info *linfo;
8209
8210         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8211         if (!nr_linfo)
8212                 return 0;
8213
8214         linfo = prog->aux->linfo;
8215
8216         /* find first line info to remove, count lines to be removed */
8217         for (i = 0; i < nr_linfo; i++)
8218                 if (linfo[i].insn_off >= off)
8219                         break;
8220
8221         l_off = i;
8222         l_cnt = 0;
8223         for (; i < nr_linfo; i++)
8224                 if (linfo[i].insn_off < off + cnt)
8225                         l_cnt++;
8226                 else
8227                         break;
8228
8229         /* First live insn doesn't match first live linfo, it needs to "inherit"
8230          * last removed linfo.  prog is already modified, so prog->len == off
8231          * means no live instructions after (tail of the program was removed).
8232          */
8233         if (prog->len != off && l_cnt &&
8234             (i == nr_linfo || linfo[i].insn_off != off + cnt)) {
8235                 l_cnt--;
8236                 linfo[--i].insn_off = off + cnt;
8237         }
8238
8239         /* remove the line info which refer to the removed instructions */
8240         if (l_cnt) {
8241                 memmove(linfo + l_off, linfo + i,
8242                         sizeof(*linfo) * (nr_linfo - i));
8243
8244                 prog->aux->nr_linfo -= l_cnt;
8245                 nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8246         }
8247
8248         /* pull all linfo[i].insn_off >= off + cnt in by cnt */
8249         for (i = l_off; i < nr_linfo; i++)
8250                 linfo[i].insn_off -= cnt;
8251
8252         /* fix up all subprogs (incl. 'exit') which start >= off */
8253         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
8254                 if (env->subprog_info[i].linfo_idx > l_off) {
8255                         /* program may have started in the removed region but
8256                          * may not be fully removed
8257                          */
8258                         if (env->subprog_info[i].linfo_idx >= l_off + l_cnt)
8259                                 env->subprog_info[i].linfo_idx -= l_cnt;
8260                         else
8261                                 env->subprog_info[i].linfo_idx = l_off;
8262                 }
8263
8264         return 0;
8265 }
8266
8267 static int verifier_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt)
8268 {
8269         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8270         unsigned int orig_prog_len = env->prog->len;
8271         int err;
8272
8273         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8274                 bpf_prog_offload_remove_insns(env, off, cnt);
8275
8276         err = bpf_remove_insns(env->prog, off, cnt);
8277         if (err)
8278                 return err;
8279
8280         err = adjust_subprog_starts_after_remove(env, off, cnt);
8281         if (err)
8282                 return err;
8283
8284         err = bpf_adj_linfo_after_remove(env, off, cnt);
8285         if (err)
8286                 return err;
8287
8288         memmove(aux_data + off, aux_data + off + cnt,
8289                 sizeof(*aux_data) * (orig_prog_len - off - cnt));
8290
8291         return 0;
8292 }
8293
8294 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
8295  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
8296  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
8297  * with 'ja -1'.
8298  *
8299  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
8300  * program and through another bug we would manage to jump there, then
8301  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
8302  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
8303  * code could be located.
8304  */
8305 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
8306 {
8307         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8308         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
8309         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8310         const int insn_cnt = env->prog->len;
8311         int i;
8312
8313         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8314                 if (aux_data[i].seen)
8315                         continue;
8316                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
8317         }
8318 }
8319
8320 static bool insn_is_cond_jump(u8 code)
8321 {
8322         u8 op;
8323
8324         if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP32)
8325                 return true;
8326
8327         if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
8328                 return false;
8329
8330         op = BPF_OP(code);
8331         return op != BPF_JA && op != BPF_EXIT && op != BPF_CALL;
8332 }
8333
8334 static void opt_hard_wire_dead_code_branches(struct bpf_verifier_env *env)
8335 {
8336         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8337         struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
8338         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8339         const int insn_cnt = env->prog->len;
8340         int i;
8341
8342         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8343                 if (!insn_is_cond_jump(insn->code))
8344                         continue;
8345
8346                 if (!aux_data[i + 1].seen)
8347                         ja.off = insn->off;
8348                 else if (!aux_data[i + 1 + insn->off].seen)
8349                         ja.off = 0;
8350                 else
8351                         continue;
8352
8353                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8354                         bpf_prog_offload_replace_insn(env, i, &ja);
8355
8356                 memcpy(insn, &ja, sizeof(ja));
8357         }
8358 }
8359
8360 static int opt_remove_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
8361 {
8362         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8363         int insn_cnt = env->prog->len;
8364         int i, err;
8365
8366         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8367                 int j;
8368
8369                 j = 0;
8370                 while (i + j < insn_cnt && !aux_data[i + j].seen)
8371                         j++;
8372                 if (!j)
8373                         continue;
8374
8375                 err = verifier_remove_insns(env, i, j);
8376                 if (err)
8377                         return err;
8378                 insn_cnt = env->prog->len;
8379         }
8380
8381         return 0;
8382 }
8383
8384 static int opt_remove_nops(struct bpf_verifier_env *env)
8385 {
8386         const struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
8387         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8388         int insn_cnt = env->prog->len;
8389         int i, err;
8390
8391         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8392                 if (memcmp(&insn[i], &ja, sizeof(ja)))
8393                         continue;
8394
8395                 err = verifier_remove_insns(env, i, 1);
8396                 if (err)
8397                         return err;
8398                 insn_cnt--;
8399                 i--;
8400         }
8401
8402         return 0;
8403 }
8404
8405 static int opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(struct bpf_verifier_env *env,
8406                                          const union bpf_attr *attr)
8407 {
8408         struct bpf_insn *patch, zext_patch[2], rnd_hi32_patch[4];
8409         struct bpf_insn_aux_data *aux = env->insn_aux_data;
8410         int i, patch_len, delta = 0, len = env->prog->len;
8411         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
8412         struct bpf_prog *new_prog;
8413         bool rnd_hi32;
8414
8415         rnd_hi32 = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_RND_HI32;
8416         zext_patch[1] = BPF_ZEXT_REG(0);
8417         rnd_hi32_patch[1] = BPF_ALU64_IMM(BPF_MOV, BPF_REG_AX, 0);
8418         rnd_hi32_patch[2] = BPF_ALU64_IMM(BPF_LSH, BPF_REG_AX, 32);
8419         rnd_hi32_patch[3] = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, 0, BPF_REG_AX);
8420         for (i = 0; i < len; i++) {
8421                 int adj_idx = i + delta;
8422                 struct bpf_insn insn;
8423
8424                 insn = insns[adj_idx];
8425                 if (!aux[adj_idx].zext_dst) {
8426                         u8 code, class;
8427                         u32 imm_rnd;
8428
8429                         if (!rnd_hi32)
8430                                 continue;
8431
8432                         code = insn.code;
8433                         class = BPF_CLASS(code);
8434                         if (insn_no_def(&insn))
8435                                 continue;
8436
8437                         /* NOTE: arg "reg" (the fourth one) is only used for
8438                          *       BPF_STX which has been ruled out in above
8439                          *       check, it is safe to pass NULL here.
8440                          */
8441                         if (is_reg64(env, &insn, insn.dst_reg, NULL, DST_OP)) {
8442                                 if (class == BPF_LD &&
8443                                     BPF_MODE(code) == BPF_IMM)
8444                                         i++;
8445                                 continue;
8446                         }
8447
8448                         /* ctx load could be transformed into wider load. */
8449                         if (class == BPF_LDX &&
8450                             aux[adj_idx].ptr_type == PTR_TO_CTX)
8451                                 continue;
8452
8453                         imm_rnd = get_random_int();
8454                         rnd_hi32_patch[0] = insn;
8455                         rnd_hi32_patch[1].imm = imm_rnd;
8456                         rnd_hi32_patch[3].dst_reg = insn.dst_reg;
8457                         patch = rnd_hi32_patch;
8458                         patch_len = 4;
8459                         goto apply_patch_buffer;
8460                 }
8461
8462                 if (!bpf_jit_needs_zext())
8463                         continue;
8464
8465                 zext_patch[0] = insn;
8466                 zext_patch[1].dst_reg = insn.dst_reg;
8467                 zext_patch[1].src_reg = insn.dst_reg;
8468                 patch = zext_patch;
8469                 patch_len = 2;
8470 apply_patch_buffer:
8471                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, adj_idx, patch, patch_len);
8472                 if (!new_prog)
8473                         return -ENOMEM;
8474                 env->prog = new_prog;
8475                 insns = new_prog->insnsi;
8476                 aux = env->insn_aux_data;
8477                 delta += patch_len - 1;
8478         }
8479
8480         return 0;
8481 }
8482
8483 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
8484  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
8485  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
8486  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
8487  */
8488 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
8489 {
8490         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
8491         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
8492         const int insn_cnt = env->prog->len;
8493         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
8494         u32 target_size, size_default, off;
8495         struct bpf_prog *new_prog;
8496         enum bpf_access_type type;
8497         bool is_narrower_load;
8498
8499         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
8500                 if (!ops->gen_prologue) {
8501                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8502                         return -EINVAL;
8503                 }
8504                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
8505                                         env->prog);
8506                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
8507                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8508                         return -EINVAL;
8509                 } else if (cnt) {
8510                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
8511                         if (!new_prog)
8512                                 return -ENOMEM;
8513
8514                         env->prog = new_prog;
8515                         delta += cnt - 1;
8516                 }
8517         }
8518
8519         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8520                 return 0;
8521
8522         insn = env->prog->insnsi + delta;
8523
8524         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8525                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
8526
8527                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
8528                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
8529                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
8530                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
8531                         type = BPF_READ;
8532                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
8533                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
8534                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
8535                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
8536                         type = BPF_WRITE;
8537                 else
8538                         continue;
8539
8540                 if (type == BPF_WRITE &&
8541                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
8542                         struct bpf_insn patch[] = {
8543                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
8544                                  * There are no memory dependencies for this store,
8545                                  * since it's only using frame pointer and immediate
8546                                  * constant of zero
8547                                  */
8548                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
8549                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
8550                                            0),
8551                                 /* the original STX instruction will immediately
8552                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
8553                                  */
8554                                 *insn,
8555                         };
8556
8557                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
8558                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
8559                         if (!new_prog)
8560                                 return -ENOMEM;
8561
8562                         delta    += cnt - 1;
8563                         env->prog = new_prog;
8564                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8565                         continue;
8566                 }
8567
8568                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
8569                 case PTR_TO_CTX:
8570                         if (!ops->convert_ctx_access)
8571                                 continue;
8572                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
8573                         break;
8574                 case PTR_TO_SOCKET:
8575                 case PTR_TO_SOCK_COMMON:
8576                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
8577                         break;
8578                 case PTR_TO_TCP_SOCK:
8579                         convert_ctx_access = bpf_tcp_sock_convert_ctx_access;
8580                         break;
8581                 case PTR_TO_XDP_SOCK:
8582                         convert_ctx_access = bpf_xdp_sock_convert_ctx_access;
8583                         break;
8584                 default:
8585                         continue;
8586                 }
8587
8588                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
8589                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
8590
8591                 /* If the read access is a narrower load of the field,
8592                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
8593                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
8594                  * we will apply proper mask to the result.
8595                  */
8596                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
8597                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
8598                 off = insn->off;
8599                 if (is_narrower_load) {
8600                         u8 size_code;
8601
8602                         if (type == BPF_WRITE) {
8603                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
8604                                 return -EINVAL;
8605                         }
8606
8607                         size_code = BPF_H;
8608                         if (ctx_field_size == 4)
8609                                 size_code = BPF_W;
8610                         else if (ctx_field_size == 8)
8611                                 size_code = BPF_DW;
8612
8613                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
8614                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
8615                 }
8616
8617                 target_size = 0;
8618                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
8619                                          &target_size);
8620                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
8621                     (ctx_field_size && !target_size)) {
8622                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8623                         return -EINVAL;
8624                 }
8625
8626                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
8627                         u8 shift = bpf_ctx_narrow_access_offset(
8628                                 off, size, size_default) * 8;
8629                         if (ctx_field_size <= 4) {
8630                                 if (shift)
8631                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
8632                                                                         insn->dst_reg,
8633                                                                         shift);
8634                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
8635                                                                 (1 << size * 8) - 1);
8636                         } else {
8637                                 if (shift)
8638                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
8639                                                                         insn->dst_reg,
8640                                                                         shift);
8641                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
8642                                                                 (1ULL << size * 8) - 1);
8643                         }
8644                 }
8645
8646                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8647                 if (!new_prog)
8648                         return -ENOMEM;
8649
8650                 delta += cnt - 1;
8651
8652                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
8653                 env->prog = new_prog;
8654                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8655         }
8656
8657         return 0;
8658 }
8659
8660 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
8661 {
8662         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
8663         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
8664         struct bpf_insn *insn;
8665         void *old_bpf_func;
8666         int err;
8667
8668         if (env->subprog_cnt <= 1)
8669                 return 0;
8670
8671         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
8672                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8673                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8674                         continue;
8675                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
8676                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
8677                  * propagated in any case.
8678                  */
8679                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
8680                 if (subprog < 0) {
8681                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
8682                                   i + insn->imm + 1);
8683                         return -EFAULT;
8684                 }
8685                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
8686                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
8687                  */
8688                 insn->off = subprog;
8689                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
8690                  * to interpreter will be needed
8691                  */
8692                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
8693                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
8694                 insn->imm = 1;
8695         }
8696
8697         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
8698         if (err)
8699                 goto out_undo_insn;
8700
8701         err = -ENOMEM;
8702         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
8703         if (!func)
8704                 goto out_undo_insn;
8705
8706         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8707                 subprog_start = subprog_end;
8708                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
8709
8710                 len = subprog_end - subprog_start;
8711                 /* BPF_PROG_RUN doesn't call subprogs directly,
8712                  * hence main prog stats include the runtime of subprogs.
8713                  * subprogs don't have IDs and not reachable via prog_get_next_id
8714                  * func[i]->aux->stats will never be accessed and stays NULL
8715                  */
8716                 func[i] = bpf_prog_alloc_no_stats(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
8717                 if (!func[i])
8718                         goto out_free;
8719                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
8720                        len * sizeof(struct bpf_insn));
8721                 func[i]->type = prog->type;
8722                 func[i]->len = len;
8723                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
8724                         goto out_free;
8725                 func[i]->is_func = 1;
8726                 func[i]->aux->func_idx = i;
8727                 /* the btf and func_info will be freed only at prog->aux */
8728                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
8729                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
8730
8731                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
8732                  * Long term would need debug info to populate names
8733                  */
8734                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
8735                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
8736                 func[i]->jit_requested = 1;
8737                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
8738                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8739                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
8740                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
8741                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
8742                 if (!func[i]->jited) {
8743                         err = -ENOTSUPP;
8744                         goto out_free;
8745                 }
8746                 cond_resched();
8747         }
8748         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
8749          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
8750          * run last pass of JIT
8751          */
8752         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8753                 insn = func[i]->insnsi;
8754                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
8755                         if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8756                             insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8757                                 continue;
8758                         subprog = insn->off;
8759                         insn->imm = BPF_CAST_CALL(func[subprog]->bpf_func) -
8760                                     __bpf_call_base;
8761                 }
8762
8763                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
8764                  * of the JITed images for each function in the program
8765                  *
8766                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
8767                  * might not be large enough to hold the offset of the start
8768                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
8769                  *
8770                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
8771                  * by using its subprog id, available from the off field of
8772                  * the call instruction, as an index for this list
8773                  */
8774                 func[i]->aux->func = func;
8775                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
8776         }
8777         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8778                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
8779                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
8780                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
8781                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
8782                         err = -ENOTSUPP;
8783                         goto out_free;
8784                 }
8785                 cond_resched();
8786         }
8787
8788         /* finally lock prog and jit images for all functions and
8789          * populate kallsysm
8790          */
8791         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8792                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
8793                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
8794         }
8795
8796         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
8797          * prog consistent for later dump requests, so they can
8798          * later look the same as if they were interpreted only.
8799          */
8800         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
8801                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8802                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8803                         continue;
8804                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
8805                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
8806                 insn->imm = subprog;
8807         }
8808
8809         prog->jited = 1;
8810         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
8811         prog->aux->func = func;
8812         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
8813         bpf_prog_free_unused_jited_linfo(prog);
8814         return 0;
8815 out_free:
8816         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
8817                 if (func[i])
8818                         bpf_jit_free(func[i]);
8819         kfree(func);
8820 out_undo_insn:
8821         /* cleanup main prog to be interpreted */
8822         prog->jit_requested = 0;
8823         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
8824                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8825                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8826                         continue;
8827                 insn->off = 0;
8828                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
8829         }
8830         bpf_prog_free_jited_linfo(prog);
8831         return err;
8832 }
8833
8834 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
8835 {
8836 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
8837         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8838         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
8839         int i, depth;
8840 #endif
8841         int err = 0;
8842
8843         if (env->prog->jit_requested &&
8844             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
8845                 err = jit_subprogs(env);
8846                 if (err == 0)
8847                         return 0;
8848                 if (err == -EFAULT)
8849                         return err;
8850         }
8851 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
8852         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
8853                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8854                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8855                         continue;
8856                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
8857                 if (depth < 0)
8858                         return depth;
8859                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
8860         }
8861         err = 0;
8862 #endif
8863         return err;
8864 }
8865
8866 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
8867  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
8868  *
8869  * this function is called after eBPF program passed verification
8870  */
8871 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
8872 {
8873         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8874         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
8875         const struct bpf_func_proto *fn;
8876         const int insn_cnt = prog->len;
8877         const struct bpf_map_ops *ops;
8878         struct bpf_insn_aux_data *aux;
8879         struct bpf_insn insn_buf[16];
8880         struct bpf_prog *new_prog;
8881         struct bpf_map *map_ptr;
8882         int i, cnt, delta = 0;
8883
8884         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8885                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
8886                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
8887                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
8888                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
8889                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
8890                         struct bpf_insn mask_and_div[] = {
8891                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
8892                                 /* Rx div 0 -> 0 */
8893                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JNE, insn->src_reg, 0, 2),
8894                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
8895                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
8896                                 *insn,
8897                         };
8898                         struct bpf_insn mask_and_mod[] = {
8899                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
8900                                 /* Rx mod 0 -> Rx */
8901                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JEQ, insn->src_reg, 0, 1),
8902                                 *insn,
8903                         };
8904                         struct bpf_insn *patchlet;
8905
8906                         if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
8907                             insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
8908                                 patchlet = mask_and_div + (is64 ? 1 : 0);
8909                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_div) - (is64 ? 1 : 0);
8910                         } else {
8911                                 patchlet = mask_and_mod + (is64 ? 1 : 0);
8912                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_mod) - (is64 ? 1 : 0);
8913                         }
8914
8915                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
8916                         if (!new_prog)
8917                                 return -ENOMEM;
8918
8919                         delta    += cnt - 1;
8920                         env->prog = prog = new_prog;
8921                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8922                         continue;
8923                 }
8924
8925                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
8926                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
8927                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
8928                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
8929                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
8930                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8931                                 return -EINVAL;
8932                         }
8933
8934                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8935                         if (!new_prog)
8936                                 return -ENOMEM;
8937
8938                         delta    += cnt - 1;
8939                         env->prog = prog = new_prog;
8940                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8941                         continue;
8942                 }
8943
8944                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
8945                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
8946                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
8947                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
8948                         struct bpf_insn insn_buf[16];
8949                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
8950                         bool issrc, isneg;
8951                         u32 off_reg;
8952
8953                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
8954                         if (!aux->alu_state ||
8955                             aux->alu_state == BPF_ALU_NON_POINTER)
8956                                 continue;
8957
8958                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
8959                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
8960                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
8961
8962                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
8963                         if (isneg)
8964                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
8965                         *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit - 1);
8966                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
8967                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
8968                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
8969                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
8970                         if (issrc) {
8971                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX,
8972                                                          off_reg);
8973                                 insn->src_reg = BPF_REG_AX;
8974                         } else {
8975                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, off_reg,
8976                                                          BPF_REG_AX);
8977                         }
8978                         if (isneg)
8979                                 insn->code = insn->code == code_add ?
8980                                              code_sub : code_add;
8981                         *patch++ = *insn;
8982                         if (issrc && isneg)
8983                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
8984                         cnt = patch - insn_buf;
8985
8986                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8987                         if (!new_prog)
8988                                 return -ENOMEM;
8989
8990                         delta    += cnt - 1;
8991                         env->prog = prog = new_prog;
8992                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8993                         continue;
8994                 }
8995
8996                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
8997                         continue;
8998                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
8999                         continue;
9000
9001                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
9002                         prog->dst_needed = 1;
9003                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
9004                         bpf_user_rnd_init_once();
9005                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
9006                         prog->kprobe_override = 1;
9007                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
9008                         /* If we tail call into other programs, we
9009                          * cannot make any assumptions since they can
9010                          * be replaced dynamically during runtime in
9011                          * the program array.
9012                          */
9013                         prog->cb_access = 1;
9014                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
9015                         env->prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
9016
9017                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
9018                          * conditional branch in the interpeter for every normal
9019                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
9020                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
9021                          */
9022                         insn->imm = 0;
9023                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
9024
9025                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9026                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
9027                                 continue;
9028
9029                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
9030                          * emit two extra insns:
9031                          * if (index >= max_entries) goto out;
9032                          * index &= array->index_mask;
9033                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
9034                          */
9035                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
9036                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
9037                                 return -EINVAL;
9038                         }
9039
9040                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
9041                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
9042                                                   map_ptr->max_entries, 2);
9043                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
9044                                                     container_of(map_ptr,
9045                                                                  struct bpf_array,
9046                                                                  map)->index_mask);
9047                         insn_buf[2] = *insn;
9048                         cnt = 3;
9049                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9050                         if (!new_prog)
9051                                 return -ENOMEM;
9052
9053                         delta    += cnt - 1;
9054                         env->prog = prog = new_prog;
9055                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9056                         continue;
9057                 }
9058
9059                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
9060                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
9061                  * only.
9062                  */
9063                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
9064                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
9065                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
9066                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
9067                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
9068                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
9069                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem)) {
9070                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9071                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
9072                                 goto patch_call_imm;
9073
9074                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
9075                         ops = map_ptr->ops;
9076                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
9077                             ops->map_gen_lookup) {
9078                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
9079                                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
9080                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9081                                         return -EINVAL;
9082                                 }
9083
9084                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
9085                                                                insn_buf, cnt);
9086                                 if (!new_prog)
9087                                         return -ENOMEM;
9088
9089                                 delta    += cnt - 1;
9090                                 env->prog = prog = new_prog;
9091                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9092                                 continue;
9093                         }
9094
9095                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
9096                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
9097                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
9098                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
9099                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
9100                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
9101                                               u64 flags))NULL));
9102                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
9103                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
9104                                               u64 flags))NULL));
9105                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
9106                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
9107                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
9108                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
9109
9110                         switch (insn->imm) {
9111                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
9112                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
9113                                             __bpf_call_base;
9114                                 continue;
9115                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
9116                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
9117                                             __bpf_call_base;
9118                                 continue;
9119                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
9120                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
9121                                             __bpf_call_base;
9122                                 continue;
9123                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
9124                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
9125                                             __bpf_call_base;
9126                                 continue;
9127                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
9128                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
9129                                             __bpf_call_base;
9130                                 continue;
9131                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
9132                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
9133                                             __bpf_call_base;
9134                                 continue;
9135                         }
9136
9137                         goto patch_call_imm;
9138                 }
9139
9140 patch_call_imm:
9141                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
9142                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
9143                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
9144                  */
9145                 if (!fn->func) {
9146                         verbose(env,
9147                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
9148                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
9149                         return -EFAULT;
9150                 }
9151                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
9152         }
9153
9154         return 0;
9155 }
9156
9157 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
9158 {
9159         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
9160         int i;
9161
9162         sl = env->free_list;
9163         while (sl) {
9164                 sln = sl->next;
9165                 free_verifier_state(&sl->state, false);
9166                 kfree(sl);
9167                 sl = sln;
9168         }
9169
9170         if (!env->explored_states)
9171                 return;
9172
9173         for (i = 0; i < state_htab_size(env); i++) {
9174                 sl = env->explored_states[i];
9175
9176                 while (sl) {
9177                         sln = sl->next;
9178                         free_verifier_state(&sl->state, false);
9179                         kfree(sl);
9180                         sl = sln;
9181                 }
9182         }
9183
9184         kvfree(env->explored_states);
9185 }
9186
9187 static void print_verification_stats(struct bpf_verifier_env *env)
9188 {
9189         int i;
9190
9191         if (env->log.level & BPF_LOG_STATS) {
9192                 verbose(env, "verification time %lld usec\n",
9193                         div_u64(env->verification_time, 1000));
9194                 verbose(env, "stack depth ");
9195                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9196                         u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
9197
9198                         verbose(env, "%d", depth);
9199                         if (i + 1 < env->subprog_cnt)
9200                                 verbose(env, "+");
9201                 }
9202                 verbose(env, "\n");
9203         }
9204         verbose(env, "processed %d insns (limit %d) max_states_per_insn %d "
9205                 "total_states %d peak_states %d mark_read %d\n",
9206                 env->insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS,
9207                 env->max_states_per_insn, env->total_states,
9208                 env->peak_states, env->longest_mark_read_walk);
9209 }
9210
9211 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr,
9212               union bpf_attr __user *uattr)
9213 {
9214         u64 start_time = ktime_get_ns();
9215         struct bpf_verifier_env *env;
9216         struct bpf_verifier_log *log;
9217         int i, len, ret = -EINVAL;
9218         bool is_priv;
9219
9220         /* no program is valid */
9221         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
9222                 return -EINVAL;
9223
9224         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
9225          * allocate/free it every time bpf_check() is called
9226          */
9227         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
9228         if (!env)
9229                 return -ENOMEM;
9230         log = &env->log;
9231
9232         len = (*prog)->len;
9233         env->insn_aux_data =
9234                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data), len));
9235         ret = -ENOMEM;
9236         if (!env->insn_aux_data)
9237                 goto err_free_env;
9238         for (i = 0; i < len; i++)
9239                 env->insn_aux_data[i].orig_idx = i;
9240         env->prog = *prog;
9241         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
9242         is_priv = capable(CAP_SYS_ADMIN);
9243
9244         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
9245         if (!is_priv)
9246                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
9247
9248         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
9249                 /* user requested verbose verifier output
9250                  * and supplied buffer to store the verification trace
9251                  */
9252                 log->level = attr->log_level;
9253                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
9254                 log->len_total = attr->log_size;
9255
9256                 ret = -EINVAL;
9257                 /* log attributes have to be sane */
9258                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 2 ||
9259                     !log->level || !log->ubuf || log->level & ~BPF_LOG_MASK)
9260                         goto err_unlock;
9261         }
9262
9263         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
9264         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
9265                 env->strict_alignment = true;
9266         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
9267                 env->strict_alignment = false;
9268
9269         env->allow_ptr_leaks = is_priv;
9270
9271         if (is_priv)
9272                 env->test_state_freq = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_STATE_FREQ;
9273
9274         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
9275         if (ret < 0)
9276                 goto skip_full_check;
9277
9278         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9279                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
9280                 if (ret)
9281                         goto skip_full_check;
9282         }
9283
9284         env->explored_states = kvcalloc(state_htab_size(env),
9285                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
9286                                        GFP_USER);
9287         ret = -ENOMEM;
9288         if (!env->explored_states)
9289                 goto skip_full_check;
9290
9291         ret = check_subprogs(env);
9292         if (ret < 0)
9293                 goto skip_full_check;
9294
9295         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
9296         if (ret < 0)
9297                 goto skip_full_check;
9298
9299         ret = check_cfg(env);
9300         if (ret < 0)
9301                 goto skip_full_check;
9302
9303         ret = do_check(env);
9304         if (env->cur_state) {
9305                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
9306                 env->cur_state = NULL;
9307         }
9308
9309         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
9310                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
9311
9312 skip_full_check:
9313         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
9314         free_states(env);
9315
9316         if (ret == 0)
9317                 ret = check_max_stack_depth(env);
9318
9319         /* instruction rewrites happen after this point */
9320         if (is_priv) {
9321                 if (ret == 0)
9322                         opt_hard_wire_dead_code_branches(env);
9323                 if (ret == 0)
9324                         ret = opt_remove_dead_code(env);
9325                 if (ret == 0)
9326                         ret = opt_remove_nops(env);
9327         } else {
9328                 if (ret == 0)
9329                         sanitize_dead_code(env);
9330         }
9331
9332         if (ret == 0)
9333                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
9334                 ret = convert_ctx_accesses(env);
9335
9336         if (ret == 0)
9337                 ret = fixup_bpf_calls(env);
9338
9339         /* do 32-bit optimization after insn patching has done so those patched
9340          * insns could be handled correctly.
9341          */
9342         if (ret == 0 && !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9343                 ret = opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(env, attr);
9344                 env->prog->aux->verifier_zext = bpf_jit_needs_zext() ? !ret
9345                                                                      : false;
9346         }
9347
9348         if (ret == 0)
9349                 ret = fixup_call_args(env);
9350
9351         env->verification_time = ktime_get_ns() - start_time;
9352         print_verification_stats(env);
9353
9354         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
9355                 ret = -ENOSPC;
9356         if (log->level && !log->ubuf) {
9357                 ret = -EFAULT;
9358                 goto err_release_maps;
9359         }
9360
9361         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
9362                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
9363                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
9364                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
9365                                                           GFP_KERNEL);
9366
9367                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
9368                         ret = -ENOMEM;
9369                         goto err_release_maps;
9370                 }
9371
9372                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
9373                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
9374                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
9375
9376                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
9377                  * bpf_ld_imm64 instructions
9378                  */
9379                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
9380         }
9381
9382         if (ret == 0)
9383                 adjust_btf_func(env);
9384
9385 err_release_maps:
9386         if (!env->prog->aux->used_maps)
9387                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
9388                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
9389                  */
9390                 release_maps(env);
9391         *prog = env->prog;
9392 err_unlock:
9393         if (!is_priv)
9394                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
9395         vfree(env->insn_aux_data);
9396 err_free_env:
9397         kfree(env);
9398         return ret;
9399 }