kernel/bpf/verifier.c

   1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
   2  * Copyright (c) 2016 Facebook
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
   6  * License as published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  */
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/types.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/bpf.h>
  17 #include <linux/bpf_verifier.h>
  18 #include <linux/filter.h>
  19 #include <net/netlink.h>
  20 #include <linux/file.h>
  21 #include <linux/vmalloc.h>
  22 #include <linux/stringify.h>
  23
  24 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
  25  * instruction by instruction and updates register/stack state.
  26  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
  27  *
  28  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
  29  * It rejects the following programs:
  30  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
  31  * - if loop is present (detected via back-edge)
  32  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
  33  * - out of bounds or malformed jumps
  34  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
  35  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
  36  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
  37  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
  38  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
  39  *
  40  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
  41  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
  42  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
  43  * copied to R1.
  44  *
  45  * All registers are 64-bit.
  46  * R0 - return register
  47  * R1-R5 argument passing registers
  48  * R6-R9 callee saved registers
  49  * R10 - frame pointer read-only
  50  *
  51  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
  52  * and has type PTR_TO_CTX.
  53  *
  54  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
  55  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
  56  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
  57  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
  58  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
  59  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
  60  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
  61  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
  62  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
  63  *
  64  * Most of the time the registers have UNKNOWN_VALUE type, which
  65  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
  66  * (like pointer plus pointer becomes UNKNOWN_VALUE type)
  67  *
  68  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
  69  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, FRAME_PTR. These are three pointer
  70  * types recognized by check_mem_access() function.
  71  *
  72  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
  73  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
  74  *
  75  * registers used to pass values to function calls are checked against
  76  * function argument constraints.
  77  *
  78  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
  79  * It means that the register type passed to this function must be
  80  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
  81  * 'pointer to map element key'
  82  *
  83  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
  84  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
  85  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
  86  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
  87  *
  88  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
  89  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
  90  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
  91  * the helper function as a pointer to map element key.
  92  *
  93  * On the kernel side the helper function looks like:
  94  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
  95  * {
  96  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
  97  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
  98  *    void *value;
  99  *
 100  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
 101  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
 102  *    the stack of eBPF program.
 103  * }
 104  *
 105  * Corresponding eBPF program may look like:
 106  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
 107  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
 108  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
 109  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
 110  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
 111  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
 112  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
 113  *
 114  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
 115  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
 116  * and were initialized prior to this call.
 117  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
 118  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
 119  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
 120  * returns ether pointer to map value or NULL.
 121  *
 122  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
 123  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
 124  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
 125  * branch. See check_cond_jmp_op().
 126  *
 127  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
 128  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
 129  */
 130
 131 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
 132 struct bpf_verifier_stack_elem {
 133         /* verifer state is 'st'
 134          * before processing instruction 'insn_idx'
 135          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
 136          */
 137         struct bpf_verifier_state st;
 138         int insn_idx;
 139         int prev_insn_idx;
 140         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
 141 };
 142
 143 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      65536
 144 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
 145
 146 #define BPF_MAP_PTR_POISON ((void *)0xeB9F + POISON_POINTER_DELTA)
 147
 148 struct bpf_call_arg_meta {
 149         struct bpf_map *map_ptr;
 150         bool raw_mode;
 151         bool pkt_access;
 152         int regno;
 153         int access_size;
 154 };
 155
 156 /* verbose verifier prints what it's seeing
 157  * bpf_check() is called under lock, so no race to access these global vars
 158  */
 159 static u32 log_level, log_size, log_len;
 160 static char *log_buf;
 161
 162 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
 163
 164 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
 165  * verbose() is used to dump the verification trace to the log, so the user
 166  * can figure out what's wrong with the program
 167  */
 168 static __printf(1, 2) void verbose(const char *fmt, ...)
 169 {
 170         va_list args;
 171
 172         if (log_level == 0 || log_len >= log_size - 1)
 173                 return;
 174
 175         va_start(args, fmt);
 176         log_len += vscnprintf(log_buf + log_len, log_size - log_len, fmt, args);
 177         va_end(args);
 178 }
 179
 180 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
 181 static const char * const reg_type_str[] = {
 182         [NOT_INIT]              = "?",
 183         [UNKNOWN_VALUE]         = "inv",
 184         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
 185         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
 186         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
 187         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
 188         [PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ]  = "map_value_adj",
 189         [FRAME_PTR]             = "fp",
 190         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
 191         [CONST_IMM]             = "imm",
 192         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
 193         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
 194 };
 195
 196 #define __BPF_FUNC_STR_FN(x) [BPF_FUNC_ ## x] = __stringify(bpf_ ## x)
 197 static const char * const func_id_str[] = {
 198         __BPF_FUNC_MAPPER(__BPF_FUNC_STR_FN)
 199 };
 200 #undef __BPF_FUNC_STR_FN
 201
 202 static const char *func_id_name(int id)
 203 {
 204         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(func_id_str) != __BPF_FUNC_MAX_ID);
 205
 206         if (id >= 0 && id < __BPF_FUNC_MAX_ID && func_id_str[id])
 207                 return func_id_str[id];
 208         else
 209                 return "unknown";
 210 }
 211
 212 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state)
 213 {
 214         struct bpf_reg_state *reg;
 215         enum bpf_reg_type t;
 216         int i;
 217
 218         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 219                 reg = &state->regs[i];
 220                 t = reg->type;
 221                 if (t == NOT_INIT)
 222                         continue;
 223                 verbose(" R%d=%s", i, reg_type_str[t]);
 224                 if (t == CONST_IMM || t == PTR_TO_STACK)
 225                         verbose("%lld", reg->imm);
 226                 else if (t == PTR_TO_PACKET)
 227                         verbose("(id=%d,off=%d,r=%d)",
 228                                 reg->id, reg->off, reg->range);
 229                 else if (t == UNKNOWN_VALUE && reg->imm)
 230                         verbose("%lld", reg->imm);
 231                 else if (t == CONST_PTR_TO_MAP || t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
 232                          t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
 233                          t == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ)
 234                         verbose("(ks=%d,vs=%d,id=%u)",
 235                                 reg->map_ptr->key_size,
 236                                 reg->map_ptr->value_size,
 237                                 reg->id);
 238                 if (reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
 239                         verbose(",min_value=%lld",
 240                                 (long long)reg->min_value);
 241                 if (reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
 242                         verbose(",max_value=%llu",
 243                                 (unsigned long long)reg->max_value);
 244                 if (reg->min_align)
 245                         verbose(",min_align=%u", reg->min_align);
 246                 if (reg->aux_off)
 247                         verbose(",aux_off=%u", reg->aux_off);
 248                 if (reg->aux_off_align)
 249                         verbose(",aux_off_align=%u", reg->aux_off_align);
 250         }
 251         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
 252                 if (state->stack_slot_type[i] == STACK_SPILL)
 253                         verbose(" fp%d=%s", -MAX_BPF_STACK + i,
 254                                 reg_type_str[state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE].type]);
 255         }
 256         verbose("\n");
 257 }
 258
 259 static const char *const bpf_class_string[] = {
 260         [BPF_LD]    = "ld",
 261         [BPF_LDX]   = "ldx",
 262         [BPF_ST]    = "st",
 263         [BPF_STX]   = "stx",
 264         [BPF_ALU]   = "alu",
 265         [BPF_JMP]   = "jmp",
 266         [BPF_RET]   = "BUG",
 267         [BPF_ALU64] = "alu64",
 268 };
 269
 270 static const char *const bpf_alu_string[16] = {
 271         [BPF_ADD >> 4]  = "+=",
 272         [BPF_SUB >> 4]  = "-=",
 273         [BPF_MUL >> 4]  = "*=",
 274         [BPF_DIV >> 4]  = "/=",
 275         [BPF_OR  >> 4]  = "|=",
 276         [BPF_AND >> 4]  = "&=",
 277         [BPF_LSH >> 4]  = "<<=",
 278         [BPF_RSH >> 4]  = ">>=",
 279         [BPF_NEG >> 4]  = "neg",
 280         [BPF_MOD >> 4]  = "%=",
 281         [BPF_XOR >> 4]  = "^=",
 282         [BPF_MOV >> 4]  = "=",
 283         [BPF_ARSH >> 4] = "s>>=",
 284         [BPF_END >> 4]  = "endian",
 285 };
 286
 287 static const char *const bpf_ldst_string[] = {
 288         [BPF_W >> 3]  = "u32",
 289         [BPF_H >> 3]  = "u16",
 290         [BPF_B >> 3]  = "u8",
 291         [BPF_DW >> 3] = "u64",
 292 };
 293
 294 static const char *const bpf_jmp_string[16] = {
 295         [BPF_JA >> 4]   = "jmp",
 296         [BPF_JEQ >> 4]  = "==",
 297         [BPF_JGT >> 4]  = ">",
 298         [BPF_JGE >> 4]  = ">=",
 299         [BPF_JSET >> 4] = "&",
 300         [BPF_JNE >> 4]  = "!=",
 301         [BPF_JSGT >> 4] = "s>",
 302         [BPF_JSGE >> 4] = "s>=",
 303         [BPF_CALL >> 4] = "call",
 304         [BPF_EXIT >> 4] = "exit",
 305 };
 306
 307 static void print_bpf_insn(const struct bpf_verifier_env *env,
 308                            const struct bpf_insn *insn)
 309 {
 310         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
 311
 312         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
 313                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X)
 314                         verbose("(%02x) %sr%d %s %sr%d\n",
 315                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 316                                 insn->dst_reg,
 317                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 318                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 319                                 insn->src_reg);
 320                 else
 321                         verbose("(%02x) %sr%d %s %s%d\n",
 322                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 323                                 insn->dst_reg,
 324                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 325                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 326                                 insn->imm);
 327         } else if (class == BPF_STX) {
 328                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_MEM)
 329                         verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = r%d\n",
 330                                 insn->code,
 331                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 332                                 insn->dst_reg,
 333                                 insn->off, insn->src_reg);
 334                 else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD)
 335                         verbose("(%02x) lock *(%s *)(r%d %+d) += r%d\n",
 336                                 insn->code,
 337                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 338                                 insn->dst_reg, insn->off,
 339                                 insn->src_reg);
 340                 else
 341                         verbose("BUG_%02x\n", insn->code);
 342         } else if (class == BPF_ST) {
 343                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 344                         verbose("BUG_st_%02x\n", insn->code);
 345                         return;
 346                 }
 347                 verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = %d\n",
 348                         insn->code,
 349                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 350                         insn->dst_reg,
 351                         insn->off, insn->imm);
 352         } else if (class == BPF_LDX) {
 353                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 354                         verbose("BUG_ldx_%02x\n", insn->code);
 355                         return;
 356                 }
 357                 verbose("(%02x) r%d = *(%s *)(r%d %+d)\n",
 358                         insn->code, insn->dst_reg,
 359                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 360                         insn->src_reg, insn->off);
 361         } else if (class == BPF_LD) {
 362                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) {
 363                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[%d]\n",
 364                                 insn->code,
 365                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 366                                 insn->imm);
 367                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND) {
 368                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[r%d + %d]\n",
 369                                 insn->code,
 370                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 371                                 insn->src_reg, insn->imm);
 372                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IMM &&
 373                            BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW) {
 374                         /* At this point, we already made sure that the second
 375                          * part of the ldimm64 insn is accessible.
 376                          */
 377                         u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
 378                         bool map_ptr = insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD;
 379
 380                         if (map_ptr && !env->allow_ptr_leaks)
 381                                 imm = 0;
 382
 383                         verbose("(%02x) r%d = 0x%llx\n", insn->code,
 384                                 insn->dst_reg, (unsigned long long)imm);
 385                 } else {
 386                         verbose("BUG_ld_%02x\n", insn->code);
 387                         return;
 388                 }
 389         } else if (class == BPF_JMP) {
 390                 u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
 391
 392                 if (opcode == BPF_CALL) {
 393                         verbose("(%02x) call %s#%d\n", insn->code,
 394                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
 395                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_JA)) {
 396                         verbose("(%02x) goto pc%+d\n",
 397                                 insn->code, insn->off);
 398                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_EXIT)) {
 399                         verbose("(%02x) exit\n", insn->code);
 400                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
 401                         verbose("(%02x) if r%d %s r%d goto pc%+d\n",
 402                                 insn->code, insn->dst_reg,
 403                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 404                                 insn->src_reg, insn->off);
 405                 } else {
 406                         verbose("(%02x) if r%d %s 0x%x goto pc%+d\n",
 407                                 insn->code, insn->dst_reg,
 408                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 409                                 insn->imm, insn->off);
 410                 }
 411         } else {
 412                 verbose("(%02x) %s\n", insn->code, bpf_class_string[class]);
 413         }
 414 }
 415
 416 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx)
 417 {
 418         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 419         int insn_idx;
 420
 421         if (env->head == NULL)
 422                 return -1;
 423
 424         memcpy(&env->cur_state, &env->head->st, sizeof(env->cur_state));
 425         insn_idx = env->head->insn_idx;
 426         if (prev_insn_idx)
 427                 *prev_insn_idx = env->head->prev_insn_idx;
 428         elem = env->head->next;
 429         kfree(env->head);
 430         env->head = elem;
 431         env->stack_size--;
 432         return insn_idx;
 433 }
 434
 435 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
 436                                              int insn_idx, int prev_insn_idx)
 437 {
 438         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 439
 440         elem = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
 441         if (!elem)
 442                 goto err;
 443
 444         memcpy(&elem->st, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
 445         elem->insn_idx = insn_idx;
 446         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
 447         elem->next = env->head;
 448         env->head = elem;
 449         env->stack_size++;
 450         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
 451                 verbose("BPF program is too complex\n");
 452                 goto err;
 453         }
 454         return &elem->st;
 455 err:
 456         /* pop all elements and return */
 457         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
 458         return NULL;
 459 }
 460
 461 #define CALLER_SAVED_REGS 6
 462 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
 463         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
 464 };
 465
 466 static void init_reg_state(struct bpf_reg_state *regs)
 467 {
 468         int i;
 469
 470         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 471                 regs[i].type = NOT_INIT;
 472                 regs[i].imm = 0;
 473                 regs[i].min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
 474                 regs[i].max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
 475                 regs[i].min_align = 0;
 476                 regs[i].aux_off = 0;
 477                 regs[i].aux_off_align = 0;
 478         }
 479
 480         /* frame pointer */
 481         regs[BPF_REG_FP].type = FRAME_PTR;
 482
 483         /* 1st arg to a function */
 484         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
 485 }
 486
 487 static void __mark_reg_unknown_value(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 488 {
 489         regs[regno].type = UNKNOWN_VALUE;
 490         regs[regno].id = 0;
 491         regs[regno].imm = 0;
 492 }
 493
 494 static void mark_reg_unknown_value(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 495 {
 496         BUG_ON(regno >= MAX_BPF_REG);
 497         __mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 498 }
 499
 500 static void reset_reg_range_values(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 501 {
 502         regs[regno].min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
 503         regs[regno].max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
 504         regs[regno].min_align = 0;
 505 }
 506
 507 static void mark_reg_unknown_value_and_range(struct bpf_reg_state *regs,
 508                                              u32 regno)
 509 {
 510         mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 511         reset_reg_range_values(regs, regno);
 512 }
 513
 514 enum reg_arg_type {
 515         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
 516         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
 517         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
 518 };
 519
 520 static int check_reg_arg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno,
 521                          enum reg_arg_type t)
 522 {
 523         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
 524                 verbose("R%d is invalid\n", regno);
 525                 return -EINVAL;
 526         }
 527
 528         if (t == SRC_OP) {
 529                 /* check whether register used as source operand can be read */
 530                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
 531                         verbose("R%d !read_ok\n", regno);
 532                         return -EACCES;
 533                 }
 534         } else {
 535                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
 536                 if (regno == BPF_REG_FP) {
 537                         verbose("frame pointer is read only\n");
 538                         return -EACCES;
 539                 }
 540                 if (t == DST_OP)
 541                         mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 542         }
 543         return 0;
 544 }
 545
 546 static int bpf_size_to_bytes(int bpf_size)
 547 {
 548         if (bpf_size == BPF_W)
 549                 return 4;
 550         else if (bpf_size == BPF_H)
 551                 return 2;
 552         else if (bpf_size == BPF_B)
 553                 return 1;
 554         else if (bpf_size == BPF_DW)
 555                 return 8;
 556         else
 557                 return -EINVAL;
 558 }
 559
 560 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
 561 {
 562         switch (type) {
 563         case PTR_TO_MAP_VALUE:
 564         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
 565         case PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ:
 566         case PTR_TO_STACK:
 567         case PTR_TO_CTX:
 568         case PTR_TO_PACKET:
 569         case PTR_TO_PACKET_END:
 570         case FRAME_PTR:
 571         case CONST_PTR_TO_MAP:
 572                 return true;
 573         default:
 574                 return false;
 575         }
 576 }
 577
 578 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
 579  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
 580  */
 581 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_state *state, int off,
 582                              int size, int value_regno)
 583 {
 584         int i;
 585         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
 586          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
 587          */
 588
 589         if (value_regno >= 0 &&
 590             is_spillable_regtype(state->regs[value_regno].type)) {
 591
 592                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
 593                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 594                         verbose("invalid size of register spill\n");
 595                         return -EACCES;
 596                 }
 597
 598                 /* save register state */
 599                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE] =
 600                         state->regs[value_regno];
 601
 602                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
 603                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_SPILL;
 604         } else {
 605                 /* regular write of data into stack */
 606                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE] =
 607                         (struct bpf_reg_state) {};
 608
 609                 for (i = 0; i < size; i++)
 610                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_MISC;
 611         }
 612         return 0;
 613 }
 614
 615 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_state *state, int off, int size,
 616                             int value_regno)
 617 {
 618         u8 *slot_type;
 619         int i;
 620
 621         slot_type = &state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off];
 622
 623         if (slot_type[0] == STACK_SPILL) {
 624                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 625                         verbose("invalid size of register spill\n");
 626                         return -EACCES;
 627                 }
 628                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
 629                         if (slot_type[i] != STACK_SPILL) {
 630                                 verbose("corrupted spill memory\n");
 631                                 return -EACCES;
 632                         }
 633                 }
 634
 635                 if (value_regno >= 0)
 636                         /* restore register state from stack */
 637                         state->regs[value_regno] =
 638                                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE];
 639                 return 0;
 640         } else {
 641                 for (i = 0; i < size; i++) {
 642                         if (slot_type[i] != STACK_MISC) {
 643                                 verbose("invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
 644                                         off, i, size);
 645                                 return -EACCES;
 646                         }
 647                 }
 648                 if (value_regno >= 0)
 649                         /* have read misc data from the stack */
 650                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 651                                                          value_regno);
 652                 return 0;
 653         }
 654 }
 655
 656 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
 657 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 658                             int size)
 659 {
 660         struct bpf_map *map = env->cur_state.regs[regno].map_ptr;
 661
 662         if (off < 0 || size <= 0 || off + size > map->value_size) {
 663                 verbose("invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
 664                         map->value_size, off, size);
 665                 return -EACCES;
 666         }
 667         return 0;
 668 }
 669
 670 /* check read/write into an adjusted map element */
 671 static int check_map_access_adj(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
 672                                 int off, int size)
 673 {
 674         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 675         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
 676         int err;
 677
 678         /* We adjusted the register to this map value, so we
 679          * need to change off and size to min_value and max_value
 680          * respectively to make sure our theoretical access will be
 681          * safe.
 682          */
 683         if (log_level)
 684                 print_verifier_state(state);
 685         env->varlen_map_value_access = true;
 686         /* The minimum value is only important with signed
 687          * comparisons where we can't assume the floor of a
 688          * value is 0.  If we are using signed variables for our
 689          * index'es we need to make sure that whatever we use
 690          * will have a set floor within our range.
 691          */
 692         if (reg->min_value < 0) {
 693                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
 694                         regno);
 695                 return -EACCES;
 696         }
 697         err = check_map_access(env, regno, reg->min_value + off, size);
 698         if (err) {
 699                 verbose("R%d min value is outside of the array range\n",
 700                         regno);
 701                 return err;
 702         }
 703
 704         /* If we haven't set a max value then we need to bail
 705          * since we can't be sure we won't do bad things.
 706          */
 707         if (reg->max_value == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) {
 708                 verbose("R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
 709                         regno);
 710                 return -EACCES;
 711         }
 712         return check_map_access(env, regno, reg->max_value + off, size);
 713 }
 714
 715 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
 716
 717 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
 718                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
 719                                        enum bpf_access_type t)
 720 {
 721         switch (env->prog->type) {
 722         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
 723         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
 724                 /* dst_input() and dst_output() can't write for now */
 725                 if (t == BPF_WRITE)
 726                         return false;
 727                 /* fallthrough */
 728         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
 729         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
 730         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
 731         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
 732                 if (meta)
 733                         return meta->pkt_access;
 734
 735                 env->seen_direct_write = true;
 736                 return true;
 737         default:
 738                 return false;
 739         }
 740 }
 741
 742 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 743                                int size)
 744 {
 745         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 746         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
 747
 748         off += reg->off;
 749         if (off < 0 || size <= 0 || off + size > reg->range) {
 750                 verbose("invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
 751                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
 752                 return -EACCES;
 753         }
 754         return 0;
 755 }
 756
 757 /* check access to 'struct bpf_context' fields */
 758 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int off, int size,
 759                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
 760 {
 761         /* for analyzer ctx accesses are already validated and converted */
 762         if (env->analyzer_ops)
 763                 return 0;
 764
 765         if (env->prog->aux->ops->is_valid_access &&
 766             env->prog->aux->ops->is_valid_access(off, size, t, reg_type)) {
 767                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
 768                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
 769                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
 770                 return 0;
 771         }
 772
 773         verbose("invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
 774         return -EACCES;
 775 }
 776
 777 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
 778 {
 779         if (env->allow_ptr_leaks)
 780                 return false;
 781
 782         switch (env->cur_state.regs[regno].type) {
 783         case UNKNOWN_VALUE:
 784         case CONST_IMM:
 785                 return false;
 786         default:
 787                 return true;
 788         }
 789 }
 790
 791 static int check_pkt_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
 792                                    int off, int size, bool strict)
 793 {
 794         int reg_off;
 795
 796         /* Byte size accesses are always allowed. */
 797         if (!strict || size == 1)
 798                 return 0;
 799
 800         reg_off = reg->off;
 801         if (reg->id) {
 802                 if (reg->aux_off_align % size) {
 803                         verbose("Packet access is only %u byte aligned, %d byte access not allowed\n",
 804                                 reg->aux_off_align, size);
 805                         return -EACCES;
 806                 }
 807                 reg_off += reg->aux_off;
 808         }
 809
 810         /* skb->data is NET_IP_ALIGN-ed */
 811         if ((NET_IP_ALIGN + reg_off + off) % size != 0) {
 812                 verbose("misaligned packet access off %d+%d+%d size %d\n",
 813                         NET_IP_ALIGN, reg_off, off, size);
 814                 return -EACCES;
 815         }
 816
 817         return 0;
 818 }
 819
 820 static int check_val_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
 821                                    int size, bool strict)
 822 {
 823         if (strict && size != 1) {
 824                 verbose("Unknown alignment. Only byte-sized access allowed in value access.\n");
 825                 return -EACCES;
 826         }
 827
 828         return 0;
 829 }
 830
 831 static int check_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
 832                                int off, int size)
 833 {
 834         bool strict = false;
 835
 836         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
 837                 strict = true;
 838
 839         switch (reg->type) {
 840         case PTR_TO_PACKET:
 841                 return check_pkt_ptr_alignment(reg, off, size, strict);
 842         case PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ:
 843                 return check_val_ptr_alignment(reg, size, strict);
 844         default:
 845                 if (off % size != 0) {
 846                         verbose("misaligned access off %d size %d\n",
 847                                 off, size);
 848                         return -EACCES;
 849                 }
 850
 851                 return 0;
 852         }
 853 }
 854
 855 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
 856  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
 857  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
 858  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
 859  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
 860  */
 861 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 862                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
 863                             int value_regno)
 864 {
 865         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 866         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
 867         int size, err = 0;
 868
 869         if (reg->type == PTR_TO_STACK)
 870                 off += reg->imm;
 871
 872         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
 873         if (size < 0)
 874                 return size;
 875
 876         err = check_ptr_alignment(reg, off, size);
 877         if (err)
 878                 return err;
 879
 880         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
 881             reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ) {
 882                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 883                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 884                         verbose("R%d leaks addr into map\n", value_regno);
 885                         return -EACCES;
 886                 }
 887
 888                 if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ)
 889                         err = check_map_access_adj(env, regno, off, size);
 890                 else
 891                         err = check_map_access(env, regno, off, size);
 892                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
 893                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 894                                                          value_regno);
 895
 896         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
 897                 enum bpf_reg_type reg_type = UNKNOWN_VALUE;
 898
 899                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 900                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 901                         verbose("R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
 902                         return -EACCES;
 903                 }
 904                 err = check_ctx_access(env, off, size, t, &reg_type);
 905                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
 906                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 907                                                          value_regno);
 908                         /* note that reg.[id|off|range] == 0 */
 909                         state->regs[value_regno].type = reg_type;
 910                         state->regs[value_regno].aux_off = 0;
 911                         state->regs[value_regno].aux_off_align = 0;
 912                 }
 913
 914         } else if (reg->type == FRAME_PTR || reg->type == PTR_TO_STACK) {
 915                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
 916                         verbose("invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
 917                         return -EACCES;
 918                 }
 919                 if (t == BPF_WRITE) {
 920                         if (!env->allow_ptr_leaks &&
 921                             state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off] == STACK_SPILL &&
 922                             size != BPF_REG_SIZE) {
 923                                 verbose("attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
 924                                 return -EACCES;
 925                         }
 926                         err = check_stack_write(state, off, size, value_regno);
 927                 } else {
 928                         err = check_stack_read(state, off, size, value_regno);
 929                 }
 930         } else if (state->regs[regno].type == PTR_TO_PACKET) {
 931                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
 932                         verbose("cannot write into packet\n");
 933                         return -EACCES;
 934                 }
 935                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 936                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 937                         verbose("R%d leaks addr into packet\n", value_regno);
 938                         return -EACCES;
 939                 }
 940                 err = check_packet_access(env, regno, off, size);
 941                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
 942                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 943                                                          value_regno);
 944         } else {
 945                 verbose("R%d invalid mem access '%s'\n",
 946                         regno, reg_type_str[reg->type]);
 947                 return -EACCES;
 948         }
 949
 950         if (!err && size <= 2 && value_regno >= 0 && env->allow_ptr_leaks &&
 951             state->regs[value_regno].type == UNKNOWN_VALUE) {
 952                 /* 1 or 2 byte load zero-extends, determine the number of
 953                  * zero upper bits. Not doing it fo 4 byte load, since
 954                  * such values cannot be added to ptr_to_packet anyway.
 955                  */
 956                 state->regs[value_regno].imm = 64 - size * 8;
 957         }
 958         return err;
 959 }
 960
 961 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
 962 {
 963         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 964         int err;
 965
 966         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
 967             insn->imm != 0) {
 968                 verbose("BPF_XADD uses reserved fields\n");
 969                 return -EINVAL;
 970         }
 971
 972         /* check src1 operand */
 973         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
 974         if (err)
 975                 return err;
 976
 977         /* check src2 operand */
 978         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
 979         if (err)
 980                 return err;
 981
 982         /* check whether atomic_add can read the memory */
 983         err = check_mem_access(env, insn->dst_reg, insn->off,
 984                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
 985         if (err)
 986                 return err;
 987
 988         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
 989         return check_mem_access(env, insn->dst_reg, insn->off,
 990                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
 991 }
 992
 993 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
 994  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
 995  * and all elements of stack are initialized
 996  */
 997 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
 998                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
 999                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
1000 {
1001         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1002         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1003         int off, i;
1004
1005         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK) {
1006                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
1007                     regs[regno].type == CONST_IMM &&
1008                     regs[regno].imm  == 0)
1009                         return 0;
1010
1011                 verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1012                         reg_type_str[regs[regno].type],
1013                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
1014                 return -EACCES;
1015         }
1016
1017         off = regs[regno].imm;
1018         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
1019             access_size <= 0) {
1020                 verbose("invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
1021                         regno, off, access_size);
1022                 return -EACCES;
1023         }
1024
1025         if (meta && meta->raw_mode) {
1026                 meta->access_size = access_size;
1027                 meta->regno = regno;
1028                 return 0;
1029         }
1030
1031         for (i = 0; i < access_size; i++) {
1032                 if (state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] != STACK_MISC) {
1033                         verbose("invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
1034                                 off, i, access_size);
1035                         return -EACCES;
1036                 }
1037         }
1038         return 0;
1039 }
1040
1041 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1042                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
1043                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
1044 {
1045         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1046
1047         switch (regs[regno].type) {
1048         case PTR_TO_PACKET:
1049                 return check_packet_access(env, regno, 0, access_size);
1050         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1051                 return check_map_access(env, regno, 0, access_size);
1052         case PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ:
1053                 return check_map_access_adj(env, regno, 0, access_size);
1054         default: /* const_imm|ptr_to_stack or invalid ptr */
1055                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
1056                                             zero_size_allowed, meta);
1057         }
1058 }
1059
1060 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1061                           enum bpf_arg_type arg_type,
1062                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
1063 {
1064         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *reg = &regs[regno];
1065         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
1066         int err = 0;
1067
1068         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
1069                 return 0;
1070
1071         if (type == NOT_INIT) {
1072                 verbose("R%d !read_ok\n", regno);
1073                 return -EACCES;
1074         }
1075
1076         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
1077                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
1078                         verbose("R%d leaks addr into helper function\n", regno);
1079                         return -EACCES;
1080                 }
1081                 return 0;
1082         }
1083
1084         if (type == PTR_TO_PACKET &&
1085             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
1086                 verbose("helper access to the packet is not allowed\n");
1087                 return -EACCES;
1088         }
1089
1090         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
1091             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1092                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1093                 if (type != PTR_TO_PACKET && type != expected_type)
1094                         goto err_type;
1095         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1096                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1097                 expected_type = CONST_IMM;
1098                 /* One exception. Allow UNKNOWN_VALUE registers when the
1099                  * boundaries are known and don't cause unsafe memory accesses
1100                  */
1101                 if (type != UNKNOWN_VALUE && type != expected_type)
1102                         goto err_type;
1103         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1104                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
1105                 if (type != expected_type)
1106                         goto err_type;
1107         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
1108                 expected_type = PTR_TO_CTX;
1109                 if (type != expected_type)
1110                         goto err_type;
1111         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MEM ||
1112                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM) {
1113                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1114                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
1115                  * passed in as argument, it's a CONST_IMM type. Final test
1116                  * happens during stack boundary checking.
1117                  */
1118                 if (type == CONST_IMM && reg->imm == 0)
1119                         /* final test in check_stack_boundary() */;
1120                 else if (type != PTR_TO_PACKET && type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
1121                          type != PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ && type != expected_type)
1122                         goto err_type;
1123                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
1124         } else {
1125                 verbose("unsupported arg_type %d\n", arg_type);
1126                 return -EFAULT;
1127         }
1128
1129         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1130                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
1131                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
1132         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
1133                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
1134                  * check that [key, key + map->key_size) are within
1135                  * stack limits and initialized
1136                  */
1137                 if (!meta->map_ptr) {
1138                         /* in function declaration map_ptr must come before
1139                          * map_key, so that it's verified and known before
1140                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1141                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1142                          */
1143                         verbose("invalid map_ptr to access map->key\n");
1144                         return -EACCES;
1145                 }
1146                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1147                         err = check_packet_access(env, regno, 0,
1148                                                   meta->map_ptr->key_size);
1149                 else
1150                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1151                                                    meta->map_ptr->key_size,
1152                                                    false, NULL);
1153         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1154                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1155                  * check [value, value + map->value_size) validity
1156                  */
1157                 if (!meta->map_ptr) {
1158                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1159                         verbose("invalid map_ptr to access map->value\n");
1160                         return -EACCES;
1161                 }
1162                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1163                         err = check_packet_access(env, regno, 0,
1164                                                   meta->map_ptr->value_size);
1165                 else
1166                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1167                                                    meta->map_ptr->value_size,
1168                                                    false, NULL);
1169         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1170                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1171                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
1172
1173                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
1174                  * from stack pointer 'buf'. Check it
1175                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
1176                  */
1177                 if (regno == 0) {
1178                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1179                         verbose("ARG_CONST_SIZE cannot be first argument\n");
1180                         return -EACCES;
1181                 }
1182
1183                 /* If the register is UNKNOWN_VALUE, the access check happens
1184                  * using its boundaries. Otherwise, just use its imm
1185                  */
1186                 if (type == UNKNOWN_VALUE) {
1187                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
1188                          * mode so that the program is required to
1189                          * initialize all the memory that the helper could
1190                          * just partially fill up.
1191                          */
1192                         meta = NULL;
1193
1194                         if (reg->min_value < 0) {
1195                                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
1196                                         regno);
1197                                 return -EACCES;
1198                         }
1199
1200                         if (reg->min_value == 0) {
1201                                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
1202                                                               zero_size_allowed,
1203                                                               meta);
1204                                 if (err)
1205                                         return err;
1206                         }
1207
1208                         if (reg->max_value == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) {
1209                                 verbose("R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
1210                                         regno);
1211                                 return -EACCES;
1212                         }
1213                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
1214                                                       reg->max_value,
1215                                                       zero_size_allowed, meta);
1216                         if (err)
1217                                 return err;
1218                 } else {
1219                         /* register is CONST_IMM */
1220                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, reg->imm,
1221                                                       zero_size_allowed, meta);
1222                 }
1223         }
1224
1225         return err;
1226 err_type:
1227         verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1228                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
1229         return -EACCES;
1230 }
1231
1232 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_map *map, int func_id)
1233 {
1234         if (!map)
1235                 return 0;
1236
1237         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
1238         switch (map->map_type) {
1239         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
1240                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
1241                         goto error;
1242                 break;
1243         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
1244                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
1245                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output)
1246                         goto error;
1247                 break;
1248         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
1249                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
1250                         goto error;
1251                 break;
1252         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
1253                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
1254                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
1255                         goto error;
1256                 break;
1257         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
1258         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
1259                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
1260                         goto error;
1261         default:
1262                 break;
1263         }
1264
1265         /* ... and second from the function itself. */
1266         switch (func_id) {
1267         case BPF_FUNC_tail_call:
1268                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
1269                         goto error;
1270                 break;
1271         case BPF_FUNC_perf_event_read:
1272         case BPF_FUNC_perf_event_output:
1273                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
1274                         goto error;
1275                 break;
1276         case BPF_FUNC_get_stackid:
1277                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
1278                         goto error;
1279                 break;
1280         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
1281         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
1282                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
1283                         goto error;
1284                 break;
1285         default:
1286                 break;
1287         }
1288
1289         return 0;
1290 error:
1291         verbose("cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
1292                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
1293         return -EINVAL;
1294 }
1295
1296 static int check_raw_mode(const struct bpf_func_proto *fn)
1297 {
1298         int count = 0;
1299
1300         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1301                 count++;
1302         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1303                 count++;
1304         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1305                 count++;
1306         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1307                 count++;
1308         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1309                 count++;
1310
1311         return count > 1 ? -EINVAL : 0;
1312 }
1313
1314 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
1315 {
1316         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1317         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1318         int i;
1319
1320         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1321                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET ||
1322                     regs[i].type == PTR_TO_PACKET_END)
1323                         mark_reg_unknown_value(regs, i);
1324
1325         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
1326                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
1327                         continue;
1328                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
1329                 if (reg->type != PTR_TO_PACKET &&
1330                     reg->type != PTR_TO_PACKET_END)
1331                         continue;
1332                 reg->type = UNKNOWN_VALUE;
1333                 reg->imm = 0;
1334         }
1335 }
1336
1337 static int check_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
1338 {
1339         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1340         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
1341         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1342         struct bpf_reg_state *reg;
1343         struct bpf_call_arg_meta meta;
1344         bool changes_data;
1345         int i, err;
1346
1347         /* find function prototype */
1348         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1349                 verbose("invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id), func_id);
1350                 return -EINVAL;
1351         }
1352
1353         if (env->prog->aux->ops->get_func_proto)
1354                 fn = env->prog->aux->ops->get_func_proto(func_id);
1355
1356         if (!fn) {
1357                 verbose("unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id), func_id);
1358                 return -EINVAL;
1359         }
1360
1361         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1362         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1363                 verbose("cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1364                 return -EINVAL;
1365         }
1366
1367         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
1368
1369         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
1370         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
1371
1372         /* We only support one arg being in raw mode at the moment, which
1373          * is sufficient for the helper functions we have right now.
1374          */
1375         err = check_raw_mode(fn);
1376         if (err) {
1377                 verbose("kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
1378                         func_id_name(func_id), func_id);
1379                 return err;
1380         }
1381
1382         /* check args */
1383         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
1384         if (err)
1385                 return err;
1386         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
1387         if (err)
1388                 return err;
1389         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
1390         if (err)
1391                 return err;
1392         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
1393         if (err)
1394                 return err;
1395         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
1396         if (err)
1397                 return err;
1398
1399         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
1400          * is inferred from register state.
1401          */
1402         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
1403                 err = check_mem_access(env, meta.regno, i, BPF_B, BPF_WRITE, -1);
1404                 if (err)
1405                         return err;
1406         }
1407
1408         /* reset caller saved regs */
1409         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
1410                 reg = regs + caller_saved[i];
1411                 reg->type = NOT_INIT;
1412                 reg->imm = 0;
1413         }
1414
1415         /* update return register */
1416         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1417                 regs[BPF_REG_0].type = UNKNOWN_VALUE;
1418         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1419                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1420         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1421                 struct bpf_insn_aux_data *insn_aux;
1422
1423                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1424                 regs[BPF_REG_0].max_value = regs[BPF_REG_0].min_value = 0;
1425                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1426                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1427                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1428                  */
1429                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1430                         verbose("kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1431                         return -EINVAL;
1432                 }
1433                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
1434                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
1435                 insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
1436                 if (!insn_aux->map_ptr)
1437                         insn_aux->map_ptr = meta.map_ptr;
1438                 else if (insn_aux->map_ptr != meta.map_ptr)
1439                         insn_aux->map_ptr = BPF_MAP_PTR_POISON;
1440         } else {
1441                 verbose("unknown return type %d of func %s#%d\n",
1442                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
1443                 return -EINVAL;
1444         }
1445
1446         err = check_map_func_compatibility(meta.map_ptr, func_id);
1447         if (err)
1448                 return err;
1449
1450         if (changes_data)
1451                 clear_all_pkt_pointers(env);
1452         return 0;
1453 }
1454
1455 static int check_packet_ptr_add(struct bpf_verifier_env *env,
1456                                 struct bpf_insn *insn)
1457 {
1458         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1459         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1460         struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1461         struct bpf_reg_state tmp_reg;
1462         s32 imm;
1463
1464         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1465                 /* pkt_ptr += imm */
1466                 imm = insn->imm;
1467
1468 add_imm:
1469                 if (imm < 0) {
1470                         verbose("addition of negative constant to packet pointer is not allowed\n");
1471                         return -EACCES;
1472                 }
1473                 if (imm >= MAX_PACKET_OFF ||
1474                     imm + dst_reg->off >= MAX_PACKET_OFF) {
1475                         verbose("constant %d is too large to add to packet pointer\n",
1476                                 imm);
1477                         return -EACCES;
1478                 }
1479                 /* a constant was added to pkt_ptr.
1480                  * Remember it while keeping the same 'id'
1481                  */
1482                 dst_reg->off += imm;
1483         } else {
1484                 bool had_id;
1485
1486                 if (src_reg->type == PTR_TO_PACKET) {
1487                         /* R6=pkt(id=0,off=0,r=62) R7=imm22; r7 += r6 */
1488                         tmp_reg = *dst_reg;  /* save r7 state */
1489                         *dst_reg = *src_reg; /* copy pkt_ptr state r6 into r7 */
1490                         src_reg = &tmp_reg;  /* pretend it's src_reg state */
1491                         /* if the checks below reject it, the copy won't matter,
1492                          * since we're rejecting the whole program. If all ok,
1493                          * then imm22 state will be added to r7
1494                          * and r7 will be pkt(id=0,off=22,r=62) while
1495                          * r6 will stay as pkt(id=0,off=0,r=62)
1496                          */
1497                 }
1498
1499                 if (src_reg->type == CONST_IMM) {
1500                         /* pkt_ptr += reg where reg is known constant */
1501                         imm = src_reg->imm;
1502                         goto add_imm;
1503                 }
1504                 /* disallow pkt_ptr += reg
1505                  * if reg is not uknown_value with guaranteed zero upper bits
1506                  * otherwise pkt_ptr may overflow and addition will become
1507                  * subtraction which is not allowed
1508                  */
1509                 if (src_reg->type != UNKNOWN_VALUE) {
1510                         verbose("cannot add '%s' to ptr_to_packet\n",
1511                                 reg_type_str[src_reg->type]);
1512                         return -EACCES;
1513                 }
1514                 if (src_reg->imm < 48) {
1515                         verbose("cannot add integer value with %lld upper zero bits to ptr_to_packet\n",
1516                                 src_reg->imm);
1517                         return -EACCES;
1518                 }
1519
1520                 had_id = (dst_reg->id != 0);
1521
1522                 /* dst_reg stays as pkt_ptr type and since some positive
1523                  * integer value was added to the pointer, increment its 'id'
1524                  */
1525                 dst_reg->id = ++env->id_gen;
1526
1527                 /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1528                 dst_reg->aux_off = dst_reg->off;
1529                 dst_reg->off = 0;
1530                 dst_reg->range = 0;
1531                 if (had_id)
1532                         dst_reg->aux_off_align = min(dst_reg->aux_off_align,
1533                                                      src_reg->min_align);
1534                 else
1535                         dst_reg->aux_off_align = src_reg->min_align;
1536         }
1537         return 0;
1538 }
1539
1540 static int evaluate_reg_alu(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1541 {
1542         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1543         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1544         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1545         s64 imm_log2;
1546
1547         /* for type == UNKNOWN_VALUE:
1548          * imm > 0 -> number of zero upper bits
1549          * imm == 0 -> don't track which is the same as all bits can be non-zero
1550          */
1551
1552         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1553                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1554
1555                 if (src_reg->type == UNKNOWN_VALUE && src_reg->imm > 0 &&
1556                     dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1557                         /* dreg += sreg
1558                          * where both have zero upper bits. Adding them
1559                          * can only result making one more bit non-zero
1560                          * in the larger value.
1561                          * Ex. 0xffff (imm=48) + 1 (imm=63) = 0x10000 (imm=47)
1562                          *     0xffff (imm=48) + 0xffff = 0x1fffe (imm=47)
1563                          */
1564                         dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, src_reg->imm);
1565                         dst_reg->imm--;
1566                         return 0;
1567                 }
1568                 if (src_reg->type == CONST_IMM && src_reg->imm > 0 &&
1569                     dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1570                         /* dreg += sreg
1571                          * where dreg has zero upper bits and sreg is const.
1572                          * Adding them can only result making one more bit
1573                          * non-zero in the larger value.
1574                          */
1575                         imm_log2 = __ilog2_u64((long long)src_reg->imm);
1576                         dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, 63 - imm_log2);
1577                         dst_reg->imm--;
1578                         return 0;
1579                 }
1580                 /* all other cases non supported yet, just mark dst_reg */
1581                 dst_reg->imm = 0;
1582                 return 0;
1583         }
1584
1585         /* sign extend 32-bit imm into 64-bit to make sure that
1586          * negative values occupy bit 63. Note ilog2() would have
1587          * been incorrect, since sizeof(insn->imm) == 4
1588          */
1589         imm_log2 = __ilog2_u64((long long)insn->imm);
1590
1591         if (dst_reg->imm && opcode == BPF_LSH) {
1592                 /* reg <<= imm
1593                  * if reg was a result of 2 byte load, then its imm == 48
1594                  * which means that upper 48 bits are zero and shifting this reg
1595                  * left by 4 would mean that upper 44 bits are still zero
1596                  */
1597                 dst_reg->imm -= insn->imm;
1598         } else if (dst_reg->imm && opcode == BPF_MUL) {
1599                 /* reg *= imm
1600                  * if multiplying by 14 subtract 4
1601                  * This is conservative calculation of upper zero bits.
1602                  * It's not trying to special case insn->imm == 1 or 0 cases
1603                  */
1604                 dst_reg->imm -= imm_log2 + 1;
1605         } else if (opcode == BPF_AND) {
1606                 /* reg &= imm */
1607                 dst_reg->imm = 63 - imm_log2;
1608         } else if (dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1609                 /* reg += imm */
1610                 dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, 63 - imm_log2);
1611                 dst_reg->imm--;
1612         } else if (opcode == BPF_RSH) {
1613                 /* reg >>= imm
1614                  * which means that after right shift, upper bits will be zero
1615                  * note that verifier already checked that
1616                  * 0 <= imm < 64 for shift insn
1617                  */
1618                 dst_reg->imm += insn->imm;
1619                 if (unlikely(dst_reg->imm > 64))
1620                         /* some dumb code did:
1621                          * r2 = *(u32 *)mem;
1622                          * r2 >>= 32;
1623                          * and all bits are zero now */
1624                         dst_reg->imm = 64;
1625         } else {
1626                 /* all other alu ops, means that we don't know what will
1627                  * happen to the value, mark it with unknown number of zero bits
1628                  */
1629                 dst_reg->imm = 0;
1630         }
1631
1632         if (dst_reg->imm < 0) {
1633                 /* all 64 bits of the register can contain non-zero bits
1634                  * and such value cannot be added to ptr_to_packet, since it
1635                  * may overflow, mark it as unknown to avoid further eval
1636                  */
1637                 dst_reg->imm = 0;
1638         }
1639         return 0;
1640 }
1641
1642 static int evaluate_reg_imm_alu(struct bpf_verifier_env *env,
1643                                 struct bpf_insn *insn)
1644 {
1645         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1646         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1647         struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1648         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1649         u64 dst_imm = dst_reg->imm;
1650
1651         /* dst_reg->type == CONST_IMM here. Simulate execution of insns
1652          * containing ALU ops. Don't care about overflow or negative
1653          * values, just add/sub/... them; registers are in u64.
1654          */
1655         if (opcode == BPF_ADD && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1656                 dst_imm += insn->imm;
1657         } else if (opcode == BPF_ADD && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1658                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1659                 dst_imm += src_reg->imm;
1660         } else if (opcode == BPF_SUB && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1661                 dst_imm -= insn->imm;
1662         } else if (opcode == BPF_SUB && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1663                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1664                 dst_imm -= src_reg->imm;
1665         } else if (opcode == BPF_MUL && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1666                 dst_imm *= insn->imm;
1667         } else if (opcode == BPF_MUL && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1668                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1669                 dst_imm *= src_reg->imm;
1670         } else if (opcode == BPF_OR && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1671                 dst_imm |= insn->imm;
1672         } else if (opcode == BPF_OR && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1673                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1674                 dst_imm |= src_reg->imm;
1675         } else if (opcode == BPF_AND && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1676                 dst_imm &= insn->imm;
1677         } else if (opcode == BPF_AND && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1678                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1679                 dst_imm &= src_reg->imm;
1680         } else if (opcode == BPF_RSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1681                 dst_imm >>= insn->imm;
1682         } else if (opcode == BPF_RSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1683                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1684                 dst_imm >>= src_reg->imm;
1685         } else if (opcode == BPF_LSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1686                 dst_imm <<= insn->imm;
1687         } else if (opcode == BPF_LSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1688                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1689                 dst_imm <<= src_reg->imm;
1690         } else {
1691                 mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1692                 goto out;
1693         }
1694
1695         dst_reg->imm = dst_imm;
1696 out:
1697         return 0;
1698 }
1699
1700 static void check_reg_overflow(struct bpf_reg_state *reg)
1701 {
1702         if (reg->max_value > BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1703                 reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1704         if (reg->min_value < BPF_REGISTER_MIN_RANGE ||
1705             reg->min_value > BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1706                 reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1707 }
1708
1709 static u32 calc_align(u32 imm)
1710 {
1711         if (!imm)
1712                 return 1U << 31;
1713         return imm - ((imm - 1) & imm);
1714 }
1715
1716 static void adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1717                                     struct bpf_insn *insn)
1718 {
1719         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg;
1720         s64 min_val = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1721         u64 max_val = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1722         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1723         u32 dst_align, src_align;
1724
1725         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1726         src_align = 0;
1727         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1728                 check_reg_overflow(&regs[insn->src_reg]);
1729                 min_val = regs[insn->src_reg].min_value;
1730                 max_val = regs[insn->src_reg].max_value;
1731
1732                 /* If the source register is a random pointer then the
1733                  * min_value/max_value values represent the range of the known
1734                  * accesses into that value, not the actual min/max value of the
1735                  * register itself.  In this case we have to reset the reg range
1736                  * values so we know it is not safe to look at.
1737                  */
1738                 if (regs[insn->src_reg].type != CONST_IMM &&
1739                     regs[insn->src_reg].type != UNKNOWN_VALUE) {
1740                         min_val = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1741                         max_val = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1742                         src_align = 0;
1743                 } else {
1744                         src_align = regs[insn->src_reg].min_align;
1745                 }
1746         } else if (insn->imm < BPF_REGISTER_MAX_RANGE &&
1747                    (s64)insn->imm > BPF_REGISTER_MIN_RANGE) {
1748                 min_val = max_val = insn->imm;
1749                 src_align = calc_align(insn->imm);
1750         }
1751
1752         dst_align = dst_reg->min_align;
1753
1754         /* We don't know anything about what was done to this register, mark it
1755          * as unknown.
1756          */
1757         if (min_val == BPF_REGISTER_MIN_RANGE &&
1758             max_val == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) {
1759                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1760                 return;
1761         }
1762
1763         /* If one of our values was at the end of our ranges then we can't just
1764          * do our normal operations to the register, we need to set the values
1765          * to the min/max since they are undefined.
1766          */
1767         if (min_val == BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1768                 dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1769         if (max_val == BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1770                 dst_reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1771
1772         switch (opcode) {
1773         case BPF_ADD:
1774                 if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1775                         dst_reg->min_value += min_val;
1776                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1777                         dst_reg->max_value += max_val;
1778                 dst_reg->min_align = min(src_align, dst_align);
1779                 break;
1780         case BPF_SUB:
1781                 if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1782                         dst_reg->min_value -= min_val;
1783                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1784                         dst_reg->max_value -= max_val;
1785                 dst_reg->min_align = min(src_align, dst_align);
1786                 break;
1787         case BPF_MUL:
1788                 if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1789                         dst_reg->min_value *= min_val;
1790                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1791                         dst_reg->max_value *= max_val;
1792                 dst_reg->min_align = max(src_align, dst_align);
1793                 break;
1794         case BPF_AND:
1795                 /* Disallow AND'ing of negative numbers, ain't nobody got time
1796                  * for that.  Otherwise the minimum is 0 and the max is the max
1797                  * value we could AND against.
1798                  */
1799                 if (min_val < 0)
1800                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1801                 else
1802                         dst_reg->min_value = 0;
1803                 dst_reg->max_value = max_val;
1804                 dst_reg->min_align = max(src_align, dst_align);
1805                 break;
1806         case BPF_LSH:
1807                 /* Gotta have special overflow logic here, if we're shifting
1808                  * more than MAX_RANGE then just assume we have an invalid
1809                  * range.
1810                  */
1811                 if (min_val > ilog2(BPF_REGISTER_MAX_RANGE)) {
1812                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1813                         dst_reg->min_align = 1;
1814                 } else {
1815                         if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1816                                 dst_reg->min_value <<= min_val;
1817                         if (!dst_reg->min_align)
1818                                 dst_reg->min_align = 1;
1819                         dst_reg->min_align <<= min_val;
1820                 }
1821                 if (max_val > ilog2(BPF_REGISTER_MAX_RANGE))
1822                         dst_reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1823                 else if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1824                         dst_reg->max_value <<= max_val;
1825                 break;
1826         case BPF_RSH:
1827                 /* RSH by a negative number is undefined, and the BPF_RSH is an
1828                  * unsigned shift, so make the appropriate casts.
1829                  */
1830                 if (min_val < 0 || dst_reg->min_value < 0) {
1831                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1832                 } else {
1833                         dst_reg->min_value =
1834                                 (u64)(dst_reg->min_value) >> min_val;
1835                 }
1836                 if (min_val < 0) {
1837                         dst_reg->min_align = 1;
1838                 } else {
1839                         dst_reg->min_align >>= (u64) min_val;
1840                         if (!dst_reg->min_align)
1841                                 dst_reg->min_align = 1;
1842                 }
1843                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1844                         dst_reg->max_value >>= max_val;
1845                 break;
1846         default:
1847                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1848                 break;
1849         }
1850
1851         check_reg_overflow(dst_reg);
1852 }
1853
1854 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
1855 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1856 {
1857         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg;
1858         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1859         int err;
1860
1861         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
1862                 if (opcode == BPF_NEG) {
1863                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
1864                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
1865                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
1866                                 verbose("BPF_NEG uses reserved fields\n");
1867                                 return -EINVAL;
1868                         }
1869                 } else {
1870                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
1871                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64)) {
1872                                 verbose("BPF_END uses reserved fields\n");
1873                                 return -EINVAL;
1874                         }
1875                 }
1876
1877                 /* check src operand */
1878                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1879                 if (err)
1880                         return err;
1881
1882                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
1883                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
1884                                 insn->dst_reg);
1885                         return -EACCES;
1886                 }
1887
1888                 /* check dest operand */
1889                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
1890                 if (err)
1891                         return err;
1892
1893         } else if (opcode == BPF_MOV) {
1894
1895                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1896                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
1897                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
1898                                 return -EINVAL;
1899                         }
1900
1901                         /* check src operand */
1902                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1903                         if (err)
1904                                 return err;
1905                 } else {
1906                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
1907                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
1908                                 return -EINVAL;
1909                         }
1910                 }
1911
1912                 /* check dest operand */
1913                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
1914                 if (err)
1915                         return err;
1916
1917                 /* we are setting our register to something new, we need to
1918                  * reset its range values.
1919                  */
1920                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1921
1922                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1923                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
1924                                 /* case: R1 = R2
1925                                  * copy register state to dest reg
1926                                  */
1927                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
1928                         } else {
1929                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1930                                         verbose("R%d partial copy of pointer\n",
1931                                                 insn->src_reg);
1932                                         return -EACCES;
1933                                 }
1934                                 mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1935                         }
1936                 } else {
1937                         /* case: R = imm
1938                          * remember the value we stored into this reg
1939                          */
1940                         regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
1941                         regs[insn->dst_reg].imm = insn->imm;
1942                         regs[insn->dst_reg].max_value = insn->imm;
1943                         regs[insn->dst_reg].min_value = insn->imm;
1944                         regs[insn->dst_reg].min_align = calc_align(insn->imm);
1945                 }
1946
1947         } else if (opcode > BPF_END) {
1948                 verbose("invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
1949                 return -EINVAL;
1950
1951         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
1952
1953                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1954                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
1955                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
1956                                 return -EINVAL;
1957                         }
1958                         /* check src1 operand */
1959                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1960                         if (err)
1961                                 return err;
1962                 } else {
1963                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
1964                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
1965                                 return -EINVAL;
1966                         }
1967                 }
1968
1969                 /* check src2 operand */
1970                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1971                 if (err)
1972                         return err;
1973
1974                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
1975                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
1976                         verbose("div by zero\n");
1977                         return -EINVAL;
1978                 }
1979
1980                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
1981                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1982                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
1983
1984                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
1985                                 verbose("invalid shift %d\n", insn->imm);
1986                                 return -EINVAL;
1987                         }
1988                 }
1989
1990                 /* check dest operand */
1991                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
1992                 if (err)
1993                         return err;
1994
1995                 dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1996
1997                 /* first we want to adjust our ranges. */
1998                 adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
1999
2000                 /* pattern match 'bpf_add Rx, imm' instruction */
2001                 if (opcode == BPF_ADD && BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
2002                     dst_reg->type == FRAME_PTR && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
2003                         dst_reg->type = PTR_TO_STACK;
2004                         dst_reg->imm = insn->imm;
2005                         return 0;
2006                 } else if (opcode == BPF_ADD &&
2007                            BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
2008                            dst_reg->type == PTR_TO_STACK &&
2009                            ((BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
2010                              regs[insn->src_reg].type == CONST_IMM) ||
2011                             BPF_SRC(insn->code) == BPF_K)) {
2012                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X)
2013                                 dst_reg->imm += regs[insn->src_reg].imm;
2014                         else
2015                                 dst_reg->imm += insn->imm;
2016                         return 0;
2017                 } else if (opcode == BPF_ADD &&
2018                            BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
2019                            (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET ||
2020                             (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
2021                              regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET))) {
2022                         /* ptr_to_packet += K|X */
2023                         return check_packet_ptr_add(env, insn);
2024                 } else if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
2025                            dst_reg->type == UNKNOWN_VALUE &&
2026                            env->allow_ptr_leaks) {
2027                         /* unknown += K|X */
2028                         return evaluate_reg_alu(env, insn);
2029                 } else if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
2030                            dst_reg->type == CONST_IMM &&
2031                            env->allow_ptr_leaks) {
2032                         /* reg_imm += K|X */
2033                         return evaluate_reg_imm_alu(env, insn);
2034                 } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2035                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
2036                                 insn->dst_reg);
2037                         return -EACCES;
2038                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
2039                            is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2040                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
2041                                 insn->src_reg);
2042                         return -EACCES;
2043                 }
2044
2045                 /* If we did pointer math on a map value then just set it to our
2046                  * PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ type so we can deal with any stores or
2047                  * loads to this register appropriately, otherwise just mark the
2048                  * register as unknown.
2049                  */
2050                 if (env->allow_ptr_leaks &&
2051                     BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 && opcode == BPF_ADD &&
2052                     (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
2053                      dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ))
2054                         dst_reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ;
2055                 else
2056                         mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
2057         }
2058
2059         return 0;
2060 }
2061
2062 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *state,
2063                                    struct bpf_reg_state *dst_reg)
2064 {
2065         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2066         int i;
2067
2068         /* LLVM can generate two kind of checks:
2069          *
2070          * Type 1:
2071          *
2072          *   r2 = r3;
2073          *   r2 += 8;
2074          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
2075          *   <access okay>
2076          *
2077          *   Where:
2078          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
2079          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2080          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2081          *
2082          * Type 2:
2083          *
2084          *   r2 = r3;
2085          *   r2 += 8;
2086          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
2087          *   <handle exception>
2088          *
2089          *   Where:
2090          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
2091          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2092          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2093          *
2094          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
2095          * so that range of bytes [r3, r3 + 8) is safe to access.
2096          */
2097
2098         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2099                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET && regs[i].id == dst_reg->id)
2100                         /* keep the maximum range already checked */
2101                         regs[i].range = max(regs[i].range, dst_reg->off);
2102
2103         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
2104                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2105                         continue;
2106                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
2107                 if (reg->type == PTR_TO_PACKET && reg->id == dst_reg->id)
2108                         reg->range = max(reg->range, dst_reg->off);
2109         }
2110 }
2111
2112 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
2113  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
2114  * simply doing a BPF_K check.
2115  */
2116 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
2117                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2118                             u8 opcode)
2119 {
2120         switch (opcode) {
2121         case BPF_JEQ:
2122                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2123                  * true then we know for sure.
2124                  */
2125                 true_reg->max_value = true_reg->min_value = val;
2126                 break;
2127         case BPF_JNE:
2128                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2129                  * we know the value for sure;
2130                  */
2131                 false_reg->max_value = false_reg->min_value = val;
2132                 break;
2133         case BPF_JGT:
2134                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2135                 false_reg->min_value = 0;
2136                 /* fallthrough */
2137         case BPF_JSGT:
2138                 /* If this is false then we know the maximum val is val,
2139                  * otherwise we know the min val is val+1.
2140                  */
2141                 false_reg->max_value = val;
2142                 true_reg->min_value = val + 1;
2143                 break;
2144         case BPF_JGE:
2145                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2146                 false_reg->min_value = 0;
2147                 /* fallthrough */
2148         case BPF_JSGE:
2149                 /* If this is false then we know the maximum value is val - 1,
2150                  * otherwise we know the mimimum value is val.
2151                  */
2152                 false_reg->max_value = val - 1;
2153                 true_reg->min_value = val;
2154                 break;
2155         default:
2156                 break;
2157         }
2158
2159         check_reg_overflow(false_reg);
2160         check_reg_overflow(true_reg);
2161 }
2162
2163 /* Same as above, but for the case that dst_reg is a CONST_IMM reg and src_reg
2164  * is the variable reg.
2165  */
2166 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
2167                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2168                                 u8 opcode)
2169 {
2170         switch (opcode) {
2171         case BPF_JEQ:
2172                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2173                  * true then we know for sure.
2174                  */
2175                 true_reg->max_value = true_reg->min_value = val;
2176                 break;
2177         case BPF_JNE:
2178                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2179                  * we know the value for sure;
2180                  */
2181                 false_reg->max_value = false_reg->min_value = val;
2182                 break;
2183         case BPF_JGT:
2184                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2185                 true_reg->min_value = 0;
2186                 /* fallthrough */
2187         case BPF_JSGT:
2188                 /*
2189                  * If this is false, then the val is <= the register, if it is
2190                  * true the register <= to the val.
2191                  */
2192                 false_reg->min_value = val;
2193                 true_reg->max_value = val - 1;
2194                 break;
2195         case BPF_JGE:
2196                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2197                 true_reg->min_value = 0;
2198                 /* fallthrough */
2199         case BPF_JSGE:
2200                 /* If this is false then constant < register, if it is true then
2201                  * the register < constant.
2202                  */
2203                 false_reg->min_value = val + 1;
2204                 true_reg->max_value = val;
2205                 break;
2206         default:
2207                 break;
2208         }
2209
2210         check_reg_overflow(false_reg);
2211         check_reg_overflow(true_reg);
2212 }
2213
2214 static void mark_map_reg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno, u32 id,
2215                          enum bpf_reg_type type)
2216 {
2217         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2218
2219         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL && reg->id == id) {
2220                 if (type == UNKNOWN_VALUE) {
2221                         __mark_reg_unknown_value(regs, regno);
2222                 } else if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
2223                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
2224                         reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
2225                 } else {
2226                         reg->type = type;
2227                 }
2228                 /* We don't need id from this point onwards anymore, thus we
2229                  * should better reset it, so that state pruning has chances
2230                  * to take effect.
2231                  */
2232                 reg->id = 0;
2233         }
2234 }
2235
2236 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
2237  * be folded together at some point.
2238  */
2239 static void mark_map_regs(struct bpf_verifier_state *state, u32 regno,
2240                           enum bpf_reg_type type)
2241 {
2242         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2243         u32 id = regs[regno].id;
2244         int i;
2245
2246         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2247                 mark_map_reg(regs, i, id, type);
2248
2249         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
2250                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2251                         continue;
2252                 mark_map_reg(state->spilled_regs, i / BPF_REG_SIZE, id, type);
2253         }
2254 }
2255
2256 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
2257                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
2258 {
2259         struct bpf_verifier_state *other_branch, *this_branch = &env->cur_state;
2260         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->regs, *dst_reg;
2261         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2262         int err;
2263
2264         if (opcode > BPF_EXIT) {
2265                 verbose("invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
2266                 return -EINVAL;
2267         }
2268
2269         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2270                 if (insn->imm != 0) {
2271                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2272                         return -EINVAL;
2273                 }
2274
2275                 /* check src1 operand */
2276                 err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2277                 if (err)
2278                         return err;
2279
2280                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2281                         verbose("R%d pointer comparison prohibited\n",
2282                                 insn->src_reg);
2283                         return -EACCES;
2284                 }
2285         } else {
2286                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2287                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2288                         return -EINVAL;
2289                 }
2290         }
2291
2292         /* check src2 operand */
2293         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
2294         if (err)
2295                 return err;
2296
2297         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2298
2299         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
2300         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2301             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2302             dst_reg->type == CONST_IMM && dst_reg->imm == insn->imm) {
2303                 if (opcode == BPF_JEQ) {
2304                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
2305                          * only follow the goto, ignore fall-through
2306                          */
2307                         *insn_idx += insn->off;
2308                         return 0;
2309                 } else {
2310                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
2311                          * only follow fall-through branch, since
2312                          * that's where the program will go
2313                          */
2314                         return 0;
2315                 }
2316         }
2317
2318         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
2319         if (!other_branch)
2320                 return -EFAULT;
2321
2322         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
2323          * our min/max values for our dst register.
2324          */
2325         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2326                 if (regs[insn->src_reg].type == CONST_IMM)
2327                         reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2328                                         dst_reg, regs[insn->src_reg].imm,
2329                                         opcode);
2330                 else if (dst_reg->type == CONST_IMM)
2331                         reg_set_min_max_inv(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2332                                             &regs[insn->src_reg], dst_reg->imm,
2333                                             opcode);
2334         } else {
2335                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2336                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
2337         }
2338
2339         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
2340         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2341             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2342             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
2343                 /* Mark all identical map registers in each branch as either
2344                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
2345                  */
2346                 mark_map_regs(this_branch, insn->dst_reg,
2347                               opcode == BPF_JEQ ? PTR_TO_MAP_VALUE : UNKNOWN_VALUE);
2348                 mark_map_regs(other_branch, insn->dst_reg,
2349                               opcode == BPF_JEQ ? UNKNOWN_VALUE : PTR_TO_MAP_VALUE);
2350         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGT &&
2351                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2352                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2353                 find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg);
2354         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGE &&
2355                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2356                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2357                 find_good_pkt_pointers(other_branch, &regs[insn->src_reg]);
2358         } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2359                 verbose("R%d pointer comparison prohibited\n", insn->dst_reg);
2360                 return -EACCES;
2361         }
2362         if (log_level)
2363                 print_verifier_state(this_branch);
2364         return 0;
2365 }
2366
2367 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
2368 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
2369 {
2370         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
2371
2372         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
2373 }
2374
2375 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
2376 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2377 {
2378         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2379         int err;
2380
2381         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
2382                 verbose("invalid BPF_LD_IMM insn\n");
2383                 return -EINVAL;
2384         }
2385         if (insn->off != 0) {
2386                 verbose("BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
2387                 return -EINVAL;
2388         }
2389
2390         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
2391         if (err)
2392                 return err;
2393
2394         if (insn->src_reg == 0) {
2395                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
2396
2397                 regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
2398                 regs[insn->dst_reg].imm = imm;
2399                 return 0;
2400         }
2401
2402         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
2403         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
2404
2405         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
2406         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
2407         return 0;
2408 }
2409
2410 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
2411 {
2412         switch (type) {
2413         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
2414         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2415         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2416                 return true;
2417         default:
2418                 return false;
2419         }
2420 }
2421
2422 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
2423  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
2424  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
2425  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
2426  *
2427  * Implicit input:
2428  *   ctx == skb == R6 == CTX
2429  *
2430  * Explicit input:
2431  *   SRC == any register
2432  *   IMM == 32-bit immediate
2433  *
2434  * Output:
2435  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
2436  */
2437 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2438 {
2439         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2440         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
2441         struct bpf_reg_state *reg;
2442         int i, err;
2443
2444         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
2445                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
2446                 return -EINVAL;
2447         }
2448
2449         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2450             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
2451             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
2452                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
2453                 return -EINVAL;
2454         }
2455
2456         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
2457         err = check_reg_arg(regs, BPF_REG_6, SRC_OP);
2458         if (err)
2459                 return err;
2460
2461         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
2462                 verbose("at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
2463                 return -EINVAL;
2464         }
2465
2466         if (mode == BPF_IND) {
2467                 /* check explicit source operand */
2468                 err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2469                 if (err)
2470                         return err;
2471         }
2472
2473         /* reset caller saved regs to unreadable */
2474         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
2475                 reg = regs + caller_saved[i];
2476                 reg->type = NOT_INIT;
2477                 reg->imm = 0;
2478         }
2479
2480         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
2481          * the value fetched from the packet
2482          */
2483         regs[BPF_REG_0].type = UNKNOWN_VALUE;
2484         return 0;
2485 }
2486
2487 /* non-recursive DFS pseudo code
2488  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
2489  * 2      label v as discovered
2490  * 3      let S be a stack
2491  * 4      S.push(v)
2492  * 5      while S is not empty
2493  * 6            t <- S.pop()
2494  * 7            if t is what we're looking for:
2495  * 8                return t
2496  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
2497  * 10               if edge e is already labelled
2498  * 11                   continue with the next edge
2499  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
2500  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
2501  * 14                   label e as tree-edge
2502  * 15                   label w as discovered
2503  * 16                   S.push(w)
2504  * 17                   continue at 5
2505  * 18               else if vertex w is discovered
2506  * 19                   label e as back-edge
2507  * 20               else
2508  * 21                   // vertex w is explored
2509  * 22                   label e as forward- or cross-edge
2510  * 23           label t as explored
2511  * 24           S.pop()
2512  *
2513  * convention:
2514  * 0x10 - discovered
2515  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
2516  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
2517  * 0x20 - explored
2518  */
2519
2520 enum {
2521         DISCOVERED = 0x10,
2522         EXPLORED = 0x20,
2523         FALLTHROUGH = 1,
2524         BRANCH = 2,
2525 };
2526
2527 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
2528
2529 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
2530 static int cur_stack;   /* current stack index */
2531 static int *insn_state;
2532
2533 /* t, w, e - match pseudo-code above:
2534  * t - index of current instruction
2535  * w - next instruction
2536  * e - edge
2537  */
2538 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
2539 {
2540         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
2541                 return 0;
2542
2543         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
2544                 return 0;
2545
2546         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
2547                 verbose("jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
2548                 return -EINVAL;
2549         }
2550
2551         if (e == BRANCH)
2552                 /* mark branch target for state pruning */
2553                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
2554
2555         if (insn_state[w] == 0) {
2556                 /* tree-edge */
2557                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
2558                 insn_state[w] = DISCOVERED;
2559                 if (cur_stack >= env->prog->len)
2560                         return -E2BIG;
2561                 insn_stack[cur_stack++] = w;
2562                 return 1;
2563         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
2564                 verbose("back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
2565                 return -EINVAL;
2566         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
2567                 /* forward- or cross-edge */
2568                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
2569         } else {
2570                 verbose("insn state internal bug\n");
2571                 return -EFAULT;
2572         }
2573         return 0;
2574 }
2575
2576 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
2577  * loop == back-edge in directed graph
2578  */
2579 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
2580 {
2581         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
2582         int insn_cnt = env->prog->len;
2583         int ret = 0;
2584         int i, t;
2585
2586         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
2587         if (!insn_state)
2588                 return -ENOMEM;
2589
2590         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
2591         if (!insn_stack) {
2592                 kfree(insn_state);
2593                 return -ENOMEM;
2594         }
2595
2596         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
2597         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
2598         cur_stack = 1;
2599
2600 peek_stack:
2601         if (cur_stack == 0)
2602                 goto check_state;
2603         t = insn_stack[cur_stack - 1];
2604
2605         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
2606                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
2607
2608                 if (opcode == BPF_EXIT) {
2609                         goto mark_explored;
2610                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
2611                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2612                         if (ret == 1)
2613                                 goto peek_stack;
2614                         else if (ret < 0)
2615                                 goto err_free;
2616                         if (t + 1 < insn_cnt)
2617                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
2618                 } else if (opcode == BPF_JA) {
2619                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
2620                                 ret = -EINVAL;
2621                                 goto err_free;
2622                         }
2623                         /* unconditional jump with single edge */
2624                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
2625                                         FALLTHROUGH, env);
2626                         if (ret == 1)
2627                                 goto peek_stack;
2628                         else if (ret < 0)
2629                                 goto err_free;
2630                         /* tell verifier to check for equivalent states
2631                          * after every call and jump
2632                          */
2633                         if (t + 1 < insn_cnt)
2634                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
2635                 } else {
2636                         /* conditional jump with two edges */
2637                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2638                         if (ret == 1)
2639                                 goto peek_stack;
2640                         else if (ret < 0)
2641                                 goto err_free;
2642
2643                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
2644                         if (ret == 1)
2645                                 goto peek_stack;
2646                         else if (ret < 0)
2647                                 goto err_free;
2648                 }
2649         } else {
2650                 /* all other non-branch instructions with single
2651                  * fall-through edge
2652                  */
2653                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2654                 if (ret == 1)
2655                         goto peek_stack;
2656                 else if (ret < 0)
2657                         goto err_free;
2658         }
2659
2660 mark_explored:
2661         insn_state[t] = EXPLORED;
2662         if (cur_stack-- <= 0) {
2663                 verbose("pop stack internal bug\n");
2664                 ret = -EFAULT;
2665                 goto err_free;
2666         }
2667         goto peek_stack;
2668
2669 check_state:
2670         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
2671                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
2672                         verbose("unreachable insn %d\n", i);
2673                         ret = -EINVAL;
2674                         goto err_free;
2675                 }
2676         }
2677         ret = 0; /* cfg looks good */
2678
2679 err_free:
2680         kfree(insn_state);
2681         kfree(insn_stack);
2682         return ret;
2683 }
2684
2685 /* the following conditions reduce the number of explored insns
2686  * from ~140k to ~80k for ultra large programs that use a lot of ptr_to_packet
2687  */
2688 static bool compare_ptrs_to_packet(struct bpf_reg_state *old,
2689                                    struct bpf_reg_state *cur)
2690 {
2691         if (old->id != cur->id)
2692                 return false;
2693
2694         /* old ptr_to_packet is more conservative, since it allows smaller
2695          * range. Ex:
2696          * old(off=0,r=10) is equal to cur(off=0,r=20), because
2697          * old(off=0,r=10) means that with range=10 the verifier proceeded
2698          * further and found no issues with the program. Now we're in the same
2699          * spot with cur(off=0,r=20), so we're safe too, since anything further
2700          * will only be looking at most 10 bytes after this pointer.
2701          */
2702         if (old->off == cur->off && old->range < cur->range)
2703                 return true;
2704
2705         /* old(off=20,r=10) is equal to cur(off=22,re=22 or 5 or 0)
2706          * since both cannot be used for packet access and safe(old)
2707          * pointer has smaller off that could be used for further
2708          * 'if (ptr > data_end)' check
2709          * Ex:
2710          * old(off=20,r=10) and cur(off=22,r=22) and cur(off=22,r=0) mean
2711          * that we cannot access the packet.
2712          * The safe range is:
2713          * [ptr, ptr + range - off)
2714          * so whenever off >=range, it means no safe bytes from this pointer.
2715          * When comparing old->off <= cur->off, it means that older code
2716          * went with smaller offset and that offset was later
2717          * used to figure out the safe range after 'if (ptr > data_end)' check
2718          * Say, 'old' state was explored like:
2719          * ... R3(off=0, r=0)
2720          * R4 = R3 + 20
2721          * ... now R4(off=20,r=0)  <-- here
2722          * if (R4 > data_end)
2723          * ... R4(off=20,r=20), R3(off=0,r=20) and R3 can be used to access.
2724          * ... the code further went all the way to bpf_exit.
2725          * Now the 'cur' state at the mark 'here' has R4(off=30,r=0).
2726          * old_R4(off=20,r=0) equal to cur_R4(off=30,r=0), since if the verifier
2727          * goes further, such cur_R4 will give larger safe packet range after
2728          * 'if (R4 > data_end)' and all further insn were already good with r=20,
2729          * so they will be good with r=30 and we can prune the search.
2730          */
2731         if (old->off <= cur->off &&
2732             old->off >= old->range && cur->off >= cur->range)
2733                 return true;
2734
2735         return false;
2736 }
2737
2738 /* compare two verifier states
2739  *
2740  * all states stored in state_list are known to be valid, since
2741  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
2742  *
2743  * this function is called when verifier exploring different branches of
2744  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
2745  * more strict register state and more strict stack state then this execution
2746  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
2747  * concluded that more strict state leads to valid finish.
2748  *
2749  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
2750  * and explored stack state is more conservative than the current one.
2751  * Example:
2752  *       explored                   current
2753  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
2754  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
2755  *
2756  * In other words if current stack state (one being explored) has more
2757  * valid slots than old one that already passed validation, it means
2758  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
2759  *
2760  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
2761  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
2762  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
2763  */
2764 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
2765                          struct bpf_verifier_state *old,
2766                          struct bpf_verifier_state *cur)
2767 {
2768         bool varlen_map_access = env->varlen_map_value_access;
2769         struct bpf_reg_state *rold, *rcur;
2770         int i;
2771
2772         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
2773                 rold = &old->regs[i];
2774                 rcur = &cur->regs[i];
2775
2776                 if (memcmp(rold, rcur, sizeof(*rold)) == 0)
2777                         continue;
2778
2779                 /* If the ranges were not the same, but everything else was and
2780                  * we didn't do a variable access into a map then we are a-ok.
2781                  */
2782                 if (!varlen_map_access &&
2783                     memcmp(rold, rcur, offsetofend(struct bpf_reg_state, id)) == 0)
2784                         continue;
2785
2786                 /* If we didn't map access then again we don't care about the
2787                  * mismatched range values and it's ok if our old type was
2788                  * UNKNOWN and we didn't go to a NOT_INIT'ed reg.
2789                  */
2790                 if (rold->type == NOT_INIT ||
2791                     (!varlen_map_access && rold->type == UNKNOWN_VALUE &&
2792                      rcur->type != NOT_INIT))
2793                         continue;
2794
2795                 if (rold->type == PTR_TO_PACKET && rcur->type == PTR_TO_PACKET &&
2796                     compare_ptrs_to_packet(rold, rcur))
2797                         continue;
2798
2799                 return false;
2800         }
2801
2802         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i++) {
2803                 if (old->stack_slot_type[i] == STACK_INVALID)
2804                         continue;
2805                 if (old->stack_slot_type[i] != cur->stack_slot_type[i])
2806                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
2807                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
2808                          * this verifier states are not equivalent,
2809                          * return false to continue verification of this path
2810                          */
2811                         return false;
2812                 if (i % BPF_REG_SIZE)
2813                         continue;
2814                 if (memcmp(&old->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
2815                            &cur->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
2816                            sizeof(old->spilled_regs[0])))
2817                         /* when explored and current stack slot types are
2818                          * the same, check that stored pointers types
2819                          * are the same as well.
2820                          * Ex: explored safe path could have stored
2821                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .imm = -8}
2822                          * but current path has stored:
2823                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .imm = -16}
2824                          * such verifier states are not equivalent.
2825                          * return false to continue verification of this path
2826                          */
2827                         return false;
2828                 else
2829                         continue;
2830         }
2831         return true;
2832 }
2833
2834 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
2835 {
2836         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
2837         struct bpf_verifier_state_list *sl;
2838
2839         sl = env->explored_states[insn_idx];
2840         if (!sl)
2841                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
2842                  * be doing state search here
2843                  */
2844                 return 0;
2845
2846         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
2847                 if (states_equal(env, &sl->state, &env->cur_state))
2848                         /* reached equivalent register/stack state,
2849                          * prune the search
2850                          */
2851                         return 1;
2852                 sl = sl->next;
2853         }
2854
2855         /* there were no equivalent states, remember current one.
2856          * technically the current state is not proven to be safe yet,
2857          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
2858          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
2859          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
2860          */
2861         new_sl = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_USER);
2862         if (!new_sl)
2863                 return -ENOMEM;
2864
2865         /* add new state to the head of linked list */
2866         memcpy(&new_sl->state, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
2867         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
2868         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
2869         return 0;
2870 }
2871
2872 static int ext_analyzer_insn_hook(struct bpf_verifier_env *env,
2873                                   int insn_idx, int prev_insn_idx)
2874 {
2875         if (!env->analyzer_ops || !env->analyzer_ops->insn_hook)
2876                 return 0;
2877
2878         return env->analyzer_ops->insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
2879 }
2880
2881 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
2882 {
2883         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
2884         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
2885         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2886         int insn_cnt = env->prog->len;
2887         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
2888         int insn_processed = 0;
2889         bool do_print_state = false;
2890
2891         init_reg_state(regs);
2892         insn_idx = 0;
2893         env->varlen_map_value_access = false;
2894         for (;;) {
2895                 struct bpf_insn *insn;
2896                 u8 class;
2897                 int err;
2898
2899                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
2900                         verbose("invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
2901                                 insn_idx, insn_cnt);
2902                         return -EFAULT;
2903                 }
2904
2905                 insn = &insns[insn_idx];
2906                 class = BPF_CLASS(insn->code);
2907
2908                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
2909                         verbose("BPF program is too large. Processed %d insn\n",
2910                                 insn_processed);
2911                         return -E2BIG;
2912                 }
2913
2914                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
2915                 if (err < 0)
2916                         return err;
2917                 if (err == 1) {
2918                         /* found equivalent state, can prune the search */
2919                         if (log_level) {
2920                                 if (do_print_state)
2921                                         verbose("\nfrom %d to %d: safe\n",
2922                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
2923                                 else
2924                                         verbose("%d: safe\n", insn_idx);
2925                         }
2926                         goto process_bpf_exit;
2927                 }
2928
2929                 if (log_level > 1 || (log_level && do_print_state)) {
2930                         if (log_level > 1)
2931                                 verbose("%d:", insn_idx);
2932                         else
2933                                 verbose("\nfrom %d to %d:",
2934                                         prev_insn_idx, insn_idx);
2935                         print_verifier_state(&env->cur_state);
2936                         do_print_state = false;
2937                 }
2938
2939                 if (log_level) {
2940                         verbose("%d: ", insn_idx);
2941                         print_bpf_insn(env, insn);
2942                 }
2943
2944                 err = ext_analyzer_insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
2945                 if (err)
2946                         return err;
2947
2948                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
2949                         err = check_alu_op(env, insn);
2950                         if (err)
2951                                 return err;
2952
2953                 } else if (class == BPF_LDX) {
2954                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
2955
2956                         /* check for reserved fields is already done */
2957
2958                         /* check src operand */
2959                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2960                         if (err)
2961                                 return err;
2962
2963                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
2964                         if (err)
2965                                 return err;
2966
2967                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
2968
2969                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
2970                          * the state of dst_reg will be updated by this func
2971                          */
2972                         err = check_mem_access(env, insn->src_reg, insn->off,
2973                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
2974                                                insn->dst_reg);
2975                         if (err)
2976                                 return err;
2977
2978                         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W &&
2979                             BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
2980                                 insn_idx++;
2981                                 continue;
2982                         }
2983
2984                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
2985
2986                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
2987                                 /* saw a valid insn
2988                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
2989                                  * save type to validate intersecting paths
2990                                  */
2991                                 *prev_src_type = src_reg_type;
2992
2993                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
2994                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
2995                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
2996                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
2997                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
2998                                  * with different pointer types:
2999                                  * src_reg == ctx in one branch and
3000                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
3001                                  * Reject it.
3002                                  */
3003                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
3004                                 return -EINVAL;
3005                         }
3006
3007                 } else if (class == BPF_STX) {
3008                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
3009
3010                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
3011                                 err = check_xadd(env, insn);
3012                                 if (err)
3013                                         return err;
3014                                 insn_idx++;
3015                                 continue;
3016                         }
3017
3018                         /* check src1 operand */
3019                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
3020                         if (err)
3021                                 return err;
3022                         /* check src2 operand */
3023                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
3024                         if (err)
3025                                 return err;
3026
3027                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
3028
3029                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3030                         err = check_mem_access(env, insn->dst_reg, insn->off,
3031                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3032                                                insn->src_reg);
3033                         if (err)
3034                                 return err;
3035
3036                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3037
3038                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
3039                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
3040                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
3041                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3042                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
3043                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
3044                                 return -EINVAL;
3045                         }
3046
3047                 } else if (class == BPF_ST) {
3048                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
3049                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
3050                                 verbose("BPF_ST uses reserved fields\n");
3051                                 return -EINVAL;
3052                         }
3053                         /* check src operand */
3054                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
3055                         if (err)
3056                                 return err;
3057
3058                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3059                         err = check_mem_access(env, insn->dst_reg, insn->off,
3060                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3061                                                -1);
3062                         if (err)
3063                                 return err;
3064
3065                 } else if (class == BPF_JMP) {
3066                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3067
3068                         if (opcode == BPF_CALL) {
3069                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3070                                     insn->off != 0 ||
3071                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3072                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3073                                         verbose("BPF_CALL uses reserved fields\n");
3074                                         return -EINVAL;
3075                                 }
3076
3077                                 err = check_call(env, insn->imm, insn_idx);
3078                                 if (err)
3079                                         return err;
3080
3081                         } else if (opcode == BPF_JA) {
3082                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3083                                     insn->imm != 0 ||
3084                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3085                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3086                                         verbose("BPF_JA uses reserved fields\n");
3087                                         return -EINVAL;
3088                                 }
3089
3090                                 insn_idx += insn->off + 1;
3091                                 continue;
3092
3093                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
3094                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3095                                     insn->imm != 0 ||
3096                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3097                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3098                                         verbose("BPF_EXIT uses reserved fields\n");
3099                                         return -EINVAL;
3100                                 }
3101
3102                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
3103                                  * to return the value from eBPF program.
3104                                  * Make sure that it's readable at this time
3105                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
3106                                  * something into it earlier
3107                                  */
3108                                 err = check_reg_arg(regs, BPF_REG_0, SRC_OP);
3109                                 if (err)
3110                                         return err;
3111
3112                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
3113                                         verbose("R0 leaks addr as return value\n");
3114                                         return -EACCES;
3115                                 }
3116
3117 process_bpf_exit:
3118                                 insn_idx = pop_stack(env, &prev_insn_idx);
3119                                 if (insn_idx < 0) {
3120                                         break;
3121                                 } else {
3122                                         do_print_state = true;
3123                                         continue;
3124                                 }
3125                         } else {
3126                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
3127                                 if (err)
3128                                         return err;
3129                         }
3130                 } else if (class == BPF_LD) {
3131                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3132
3133                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
3134                                 err = check_ld_abs(env, insn);
3135                                 if (err)
3136                                         return err;
3137
3138                         } else if (mode == BPF_IMM) {
3139                                 err = check_ld_imm(env, insn);
3140                                 if (err)
3141                                         return err;
3142
3143                                 insn_idx++;
3144                         } else {
3145                                 verbose("invalid BPF_LD mode\n");
3146                                 return -EINVAL;
3147                         }
3148                         reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
3149                 } else {
3150                         verbose("unknown insn class %d\n", class);
3151                         return -EINVAL;
3152                 }
3153
3154                 insn_idx++;
3155         }
3156
3157         verbose("processed %d insns\n", insn_processed);
3158         return 0;
3159 }
3160
3161 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
3162 {
3163         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
3164                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
3165                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
3166                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
3167 }
3168
3169 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_map *map,
3170                                         struct bpf_prog *prog)
3171
3172 {
3173         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
3174          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
3175          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
3176          * triggered.
3177          */
3178         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
3179                 if (!check_map_prealloc(map)) {
3180                         verbose("perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
3181                         return -EINVAL;
3182                 }
3183                 if (map->inner_map_meta &&
3184                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
3185                         verbose("perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
3186                         return -EINVAL;
3187                 }
3188         }
3189         return 0;
3190 }
3191
3192 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
3193  * replace them with actual map pointers
3194  */
3195 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
3196 {
3197         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3198         int insn_cnt = env->prog->len;
3199         int i, j, err;
3200
3201         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
3202         if (err)
3203                 return err;
3204
3205         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3206                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
3207                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
3208                         verbose("BPF_LDX uses reserved fields\n");
3209                         return -EINVAL;
3210                 }
3211
3212                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
3213                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
3214                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
3215                         verbose("BPF_STX uses reserved fields\n");
3216                         return -EINVAL;
3217                 }
3218
3219                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
3220                         struct bpf_map *map;
3221                         struct fd f;
3222
3223                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
3224                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
3225                             insn[1].off != 0) {
3226                                 verbose("invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
3227                                 return -EINVAL;
3228                         }
3229
3230                         if (insn->src_reg == 0)
3231                                 /* valid generic load 64-bit imm */
3232                                 goto next_insn;
3233
3234                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
3235                                 verbose("unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
3236                                 return -EINVAL;
3237                         }
3238
3239                         f = fdget(insn->imm);
3240                         map = __bpf_map_get(f);
3241                         if (IS_ERR(map)) {
3242                                 verbose("fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
3243                                         insn->imm);
3244                                 return PTR_ERR(map);
3245                         }
3246
3247                         err = check_map_prog_compatibility(map, env->prog);
3248                         if (err) {
3249                                 fdput(f);
3250                                 return err;
3251                         }
3252
3253                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
3254                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
3255                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
3256
3257                         /* check whether we recorded this map already */
3258                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
3259                                 if (env->used_maps[j] == map) {
3260                                         fdput(f);
3261                                         goto next_insn;
3262                                 }
3263
3264                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
3265                                 fdput(f);
3266                                 return -E2BIG;
3267                         }
3268
3269                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
3270                          * the map will be released by release_maps() or it
3271                          * will be used by the valid program until it's unloaded
3272                          * and all maps are released in free_bpf_prog_info()
3273                          */
3274                         map = bpf_map_inc(map, false);
3275                         if (IS_ERR(map)) {
3276                                 fdput(f);
3277                                 return PTR_ERR(map);
3278                         }
3279                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
3280
3281                         fdput(f);
3282 next_insn:
3283                         insn++;
3284                         i++;
3285                 }
3286         }
3287
3288         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
3289          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
3290          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
3291          */
3292         return 0;
3293 }
3294
3295 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
3296 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
3297 {
3298         int i;
3299
3300         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
3301                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
3302 }
3303
3304 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
3305 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
3306 {
3307         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3308         int insn_cnt = env->prog->len;
3309         int i;
3310
3311         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
3312                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
3313                         insn->src_reg = 0;
3314 }
3315
3316 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
3317  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
3318  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
3319  */
3320 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
3321                                 u32 off, u32 cnt)
3322 {
3323         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
3324
3325         if (cnt == 1)
3326                 return 0;
3327         new_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * prog_len);
3328         if (!new_data)
3329                 return -ENOMEM;
3330         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
3331         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
3332                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
3333         env->insn_aux_data = new_data;
3334         vfree(old_data);
3335         return 0;
3336 }
3337
3338 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
3339                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
3340 {
3341         struct bpf_prog *new_prog;
3342
3343         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
3344         if (!new_prog)
3345                 return NULL;
3346         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
3347                 return NULL;
3348         return new_prog;
3349 }
3350
3351 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
3352  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
3353  */
3354 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
3355 {
3356         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->prog->aux->ops;
3357         const int insn_cnt = env->prog->len;
3358         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
3359         struct bpf_prog *new_prog;
3360         enum bpf_access_type type;
3361         int i, cnt, delta = 0;
3362
3363         if (ops->gen_prologue) {
3364                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
3365                                         env->prog);
3366                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
3367                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
3368                         return -EINVAL;
3369                 } else if (cnt) {
3370                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
3371                         if (!new_prog)
3372                                 return -ENOMEM;
3373
3374                         env->prog = new_prog;
3375                         delta += cnt - 1;
3376                 }
3377         }
3378
3379         if (!ops->convert_ctx_access)
3380                 return 0;
3381
3382         insn = env->prog->insnsi + delta;
3383
3384         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3385                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
3386                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
3387                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
3388                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
3389                         type = BPF_READ;
3390                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
3391                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
3392                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
3393                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
3394                         type = BPF_WRITE;
3395                 else
3396                         continue;
3397
3398                 if (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type != PTR_TO_CTX)
3399                         continue;
3400
3401                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog);
3402                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
3403                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
3404                         return -EINVAL;
3405                 }
3406
3407                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
3408                 if (!new_prog)
3409                         return -ENOMEM;
3410
3411                 delta += cnt - 1;
3412
3413                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
3414                 env->prog = new_prog;
3415                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
3416         }
3417
3418         return 0;
3419 }
3420
3421 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
3422  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
3423  *
3424  * this function is called after eBPF program passed verification
3425  */
3426 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
3427 {
3428         struct bpf_prog *prog = env->prog;
3429         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
3430         const struct bpf_func_proto *fn;
3431         const int insn_cnt = prog->len;
3432         struct bpf_insn insn_buf[16];
3433         struct bpf_prog *new_prog;
3434         struct bpf_map *map_ptr;
3435         int i, cnt, delta = 0;
3436
3437         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3438                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
3439                         continue;
3440
3441                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
3442                         prog->dst_needed = 1;
3443                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
3444                         bpf_user_rnd_init_once();
3445                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
3446                         /* If we tail call into other programs, we
3447                          * cannot make any assumptions since they can
3448                          * be replaced dynamically during runtime in
3449                          * the program array.
3450                          */
3451                         prog->cb_access = 1;
3452
3453                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
3454                          * conditional branch in the interpeter for every normal
3455                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
3456                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
3457                          */
3458                         insn->imm = 0;
3459                         insn->code |= BPF_X;
3460                         continue;
3461                 }
3462
3463                 if (ebpf_jit_enabled() && insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem) {
3464                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
3465                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON ||
3466                             !map_ptr->ops->map_gen_lookup)
3467                                 goto patch_call_imm;
3468
3469                         cnt = map_ptr->ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
3470                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
3471                                 verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
3472                                 return -EINVAL;
3473                         }
3474
3475                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
3476                                                        cnt);
3477                         if (!new_prog)
3478                                 return -ENOMEM;
3479
3480                         delta += cnt - 1;
3481
3482                         /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
3483                         env->prog = prog = new_prog;
3484                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
3485                         continue;
3486                 }
3487
3488 patch_call_imm:
3489                 fn = prog->aux->ops->get_func_proto(insn->imm);
3490                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
3491                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
3492                  */
3493                 if (!fn->func) {
3494                         verbose("kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
3495                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
3496                         return -EFAULT;
3497                 }
3498                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
3499         }
3500
3501         return 0;
3502 }
3503
3504 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
3505 {
3506         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
3507         int i;
3508
3509         if (!env->explored_states)
3510                 return;
3511
3512         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
3513                 sl = env->explored_states[i];
3514
3515                 if (sl)
3516                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3517                                 sln = sl->next;
3518                                 kfree(sl);
3519                                 sl = sln;
3520                         }
3521         }
3522
3523         kfree(env->explored_states);
3524 }
3525
3526 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
3527 {
3528         char __user *log_ubuf = NULL;
3529         struct bpf_verifier_env *env;
3530         int ret = -EINVAL;
3531
3532         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
3533          * allocate/free it every time bpf_check() is called
3534          */
3535         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
3536         if (!env)
3537                 return -ENOMEM;
3538
3539         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
3540                                      (*prog)->len);
3541         ret = -ENOMEM;
3542         if (!env->insn_aux_data)
3543                 goto err_free_env;
3544         env->prog = *prog;
3545
3546         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
3547         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
3548
3549         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
3550                 /* user requested verbose verifier output
3551                  * and supplied buffer to store the verification trace
3552                  */
3553                 log_level = attr->log_level;
3554                 log_ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
3555                 log_size = attr->log_size;
3556                 log_len = 0;
3557
3558                 ret = -EINVAL;
3559                 /* log_* values have to be sane */
3560                 if (log_size < 128 || log_size > UINT_MAX >> 8 ||
3561                     log_level == 0 || log_ubuf == NULL)
3562                         goto err_unlock;
3563
3564                 ret = -ENOMEM;
3565                 log_buf = vmalloc(log_size);
3566                 if (!log_buf)
3567                         goto err_unlock;
3568         } else {
3569                 log_level = 0;
3570         }
3571
3572         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
3573         if (ret < 0)
3574                 goto skip_full_check;
3575
3576         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
3577                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
3578                                        GFP_USER);
3579         ret = -ENOMEM;
3580         if (!env->explored_states)
3581                 goto skip_full_check;
3582
3583         ret = check_cfg(env);
3584         if (ret < 0)
3585                 goto skip_full_check;
3586
3587         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
3588
3589         ret = do_check(env);
3590
3591 skip_full_check:
3592         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
3593         free_states(env);
3594
3595         if (ret == 0)
3596                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
3597                 ret = convert_ctx_accesses(env);
3598
3599         if (ret == 0)
3600                 ret = fixup_bpf_calls(env);
3601
3602         if (log_level && log_len >= log_size - 1) {
3603                 BUG_ON(log_len >= log_size);
3604                 /* verifier log exceeded user supplied buffer */
3605                 ret = -ENOSPC;
3606                 /* fall through to return what was recorded */
3607         }
3608
3609         /* copy verifier log back to user space including trailing zero */
3610         if (log_level && copy_to_user(log_ubuf, log_buf, log_len + 1) != 0) {
3611                 ret = -EFAULT;
3612                 goto free_log_buf;
3613         }
3614
3615         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
3616                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
3617                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
3618                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
3619                                                           GFP_KERNEL);
3620
3621                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
3622                         ret = -ENOMEM;
3623                         goto free_log_buf;
3624                 }
3625
3626                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
3627                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
3628                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
3629
3630                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
3631                  * bpf_ld_imm64 instructions
3632                  */
3633                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
3634         }
3635
3636 free_log_buf:
3637         if (log_level)
3638                 vfree(log_buf);
3639         if (!env->prog->aux->used_maps)
3640                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
3641                  * them now. Otherwise free_bpf_prog_info() will release them.
3642                  */
3643                 release_maps(env);
3644         *prog = env->prog;
3645 err_unlock:
3646         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
3647         vfree(env->insn_aux_data);
3648 err_free_env:
3649         kfree(env);
3650         return ret;
3651 }
3652
3653 int bpf_analyzer(struct bpf_prog *prog, const struct bpf_ext_analyzer_ops *ops,
3654                  void *priv)
3655 {
3656         struct bpf_verifier_env *env;
3657         int ret;
3658
3659         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
3660         if (!env)
3661                 return -ENOMEM;
3662
3663         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
3664                                      prog->len);
3665         ret = -ENOMEM;
3666         if (!env->insn_aux_data)
3667                 goto err_free_env;
3668         env->prog = prog;
3669         env->analyzer_ops = ops;
3670         env->analyzer_priv = priv;
3671
3672         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
3673         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
3674
3675         log_level = 0;
3676
3677         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
3678                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
3679                                        GFP_KERNEL);
3680         ret = -ENOMEM;
3681         if (!env->explored_states)
3682                 goto skip_full_check;
3683
3684         ret = check_cfg(env);
3685         if (ret < 0)
3686                 goto skip_full_check;
3687
3688         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
3689
3690         ret = do_check(env);
3691
3692 skip_full_check:
3693         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
3694         free_states(env);
3695
3696         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
3697         vfree(env->insn_aux_data);
3698 err_free_env:
3699         kfree(env);
3700         return ret;
3701 }
3702 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_analyzer);