Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/davem/net
[platform/kernel/linux-rpi.git] / 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 #include "disasm.h"
25
26 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
27 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name) \
28         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
29 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
30 #include <linux/bpf_types.h>
31 #undef BPF_PROG_TYPE
32 #undef BPF_MAP_TYPE
33 };
34
35 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
36  * instruction by instruction and updates register/stack state.
37  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
38  *
39  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
40  * It rejects the following programs:
41  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
42  * - if loop is present (detected via back-edge)
43  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
44  * - out of bounds or malformed jumps
45  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
46  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
47  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
48  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
49  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
50  *
51  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
52  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
53  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
54  * copied to R1.
55  *
56  * All registers are 64-bit.
57  * R0 - return register
58  * R1-R5 argument passing registers
59  * R6-R9 callee saved registers
60  * R10 - frame pointer read-only
61  *
62  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
63  * and has type PTR_TO_CTX.
64  *
65  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
66  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
67  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
68  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
69  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
70  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
71  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
72  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
73  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
74  *
75  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
76  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
77  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
78  *
79  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
80  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK. These are three pointer
81  * types recognized by check_mem_access() function.
82  *
83  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
84  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
85  *
86  * registers used to pass values to function calls are checked against
87  * function argument constraints.
88  *
89  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
90  * It means that the register type passed to this function must be
91  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
92  * 'pointer to map element key'
93  *
94  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
95  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
96  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
97  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
98  *
99  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
100  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
101  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
102  * the helper function as a pointer to map element key.
103  *
104  * On the kernel side the helper function looks like:
105  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
106  * {
107  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
108  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
109  *    void *value;
110  *
111  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
112  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
113  *    the stack of eBPF program.
114  * }
115  *
116  * Corresponding eBPF program may look like:
117  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
118  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
119  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
120  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
121  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
122  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
123  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
124  *
125  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
126  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
127  * and were initialized prior to this call.
128  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
129  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
130  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
131  * returns ether pointer to map value or NULL.
132  *
133  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
134  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
135  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
136  * branch. See check_cond_jmp_op().
137  *
138  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
139  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
140  */
141
142 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
143 struct bpf_verifier_stack_elem {
144         /* verifer state is 'st'
145          * before processing instruction 'insn_idx'
146          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
147          */
148         struct bpf_verifier_state st;
149         int insn_idx;
150         int prev_insn_idx;
151         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
152 };
153
154 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      131072
155 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
156
157 #define BPF_MAP_PTR_POISON ((void *)0xeB9F + POISON_POINTER_DELTA)
158
159 struct bpf_call_arg_meta {
160         struct bpf_map *map_ptr;
161         bool raw_mode;
162         bool pkt_access;
163         int regno;
164         int access_size;
165 };
166
167 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
168
169 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
170  * verbose() is used to dump the verification trace to the log, so the user
171  * can figure out what's wrong with the program
172  */
173 static __printf(2, 3) void verbose(struct bpf_verifier_env *env,
174                                    const char *fmt, ...)
175 {
176         struct bpf_verifer_log *log = &env->log;
177         unsigned int n;
178         va_list args;
179
180         if (!log->level || !log->ubuf || bpf_verifier_log_full(log))
181                 return;
182
183         va_start(args, fmt);
184         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
185         va_end(args);
186
187         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
188                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
189
190         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
191         log->kbuf[n] = '\0';
192
193         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
194                 log->len_used += n;
195         else
196                 log->ubuf = NULL;
197 }
198
199 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
200 {
201         return type == PTR_TO_PACKET ||
202                type == PTR_TO_PACKET_META;
203 }
204
205 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
206 static const char * const reg_type_str[] = {
207         [NOT_INIT]              = "?",
208         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
209         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
210         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
211         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
212         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
213         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
214         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
215         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
216         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
217 };
218
219 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
220                                  struct bpf_verifier_state *state)
221 {
222         struct bpf_reg_state *reg;
223         enum bpf_reg_type t;
224         int i;
225
226         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
227                 reg = &state->regs[i];
228                 t = reg->type;
229                 if (t == NOT_INIT)
230                         continue;
231                 verbose(env, " R%d=%s", i, reg_type_str[t]);
232                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
233                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
234                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
235                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
236                 } else {
237                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
238                         if (t != SCALAR_VALUE)
239                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
240                         if (type_is_pkt_pointer(t))
241                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
242                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
243                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
244                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
245                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
246                                         reg->map_ptr->key_size,
247                                         reg->map_ptr->value_size);
248                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
249                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
250                                  * could be a pointer whose offset is too big
251                                  * for reg->off
252                                  */
253                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
254                         } else {
255                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
256                                     reg->smin_value != S64_MIN)
257                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
258                                                 (long long)reg->smin_value);
259                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
260                                     reg->smax_value != S64_MAX)
261                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
262                                                 (long long)reg->smax_value);
263                                 if (reg->umin_value != 0)
264                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
265                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
266                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
267                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
268                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
269                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
270                                         char tn_buf[48];
271
272                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
273                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
274                                 }
275                         }
276                         verbose(env, ")");
277                 }
278         }
279         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
280                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
281                         verbose(env, " fp%d=%s",
282                                 -MAX_BPF_STACK + i * BPF_REG_SIZE,
283                                 reg_type_str[state->stack[i].spilled_ptr.type]);
284         }
285         verbose(env, "\n");
286 }
287
288 static int copy_stack_state(struct bpf_verifier_state *dst,
289                             const struct bpf_verifier_state *src)
290 {
291         if (!src->stack)
292                 return 0;
293         if (WARN_ON_ONCE(dst->allocated_stack < src->allocated_stack)) {
294                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */
295                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));
296                 return -EFAULT;
297         }
298         memcpy(dst->stack, src->stack,
299                sizeof(*src->stack) * (src->allocated_stack / BPF_REG_SIZE));
300         return 0;
301 }
302
303 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
304  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
305  * the program calls into realloc_verifier_state() to grow the stack size.
306  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
307  * which this function copies over. It points to previous bpf_verifier_state
308  * which is never reallocated
309  */
310 static int realloc_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state, int size,
311                                   bool copy_old)
312 {
313         u32 old_size = state->allocated_stack;
314         struct bpf_stack_state *new_stack;
315         int slot = size / BPF_REG_SIZE;
316
317         if (size <= old_size || !size) {
318                 if (copy_old)
319                         return 0;
320                 state->allocated_stack = slot * BPF_REG_SIZE;
321                 if (!size && old_size) {
322                         kfree(state->stack);
323                         state->stack = NULL;
324                 }
325                 return 0;
326         }
327         new_stack = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_stack_state),
328                                   GFP_KERNEL);
329         if (!new_stack)
330                 return -ENOMEM;
331         if (copy_old) {
332                 if (state->stack)
333                         memcpy(new_stack, state->stack,
334                                sizeof(*new_stack) * (old_size / BPF_REG_SIZE));
335                 memset(new_stack + old_size / BPF_REG_SIZE, 0,
336                        sizeof(*new_stack) * (size - old_size) / BPF_REG_SIZE);
337         }
338         state->allocated_stack = slot * BPF_REG_SIZE;
339         kfree(state->stack);
340         state->stack = new_stack;
341         return 0;
342 }
343
344 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
345                                 bool free_self)
346 {
347         kfree(state->stack);
348         if (free_self)
349                 kfree(state);
350 }
351
352 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
353  * when necessary to accommodate larger src stack
354  */
355 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst,
356                                const struct bpf_verifier_state *src)
357 {
358         int err;
359
360         err = realloc_verifier_state(dst, src->allocated_stack, false);
361         if (err)
362                 return err;
363         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_verifier_state, allocated_stack));
364         return copy_stack_state(dst, src);
365 }
366
367 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
368                      int *insn_idx)
369 {
370         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
371         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
372         int err;
373
374         if (env->head == NULL)
375                 return -ENOENT;
376
377         if (cur) {
378                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
379                 if (err)
380                         return err;
381         }
382         if (insn_idx)
383                 *insn_idx = head->insn_idx;
384         if (prev_insn_idx)
385                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
386         elem = head->next;
387         free_verifier_state(&head->st, false);
388         kfree(head);
389         env->head = elem;
390         env->stack_size--;
391         return 0;
392 }
393
394 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
395                                              int insn_idx, int prev_insn_idx)
396 {
397         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
398         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
399         int err;
400
401         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
402         if (!elem)
403                 goto err;
404
405         elem->insn_idx = insn_idx;
406         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
407         elem->next = env->head;
408         env->head = elem;
409         env->stack_size++;
410         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
411         if (err)
412                 goto err;
413         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
414                 verbose(env, "BPF program is too complex\n");
415                 goto err;
416         }
417         return &elem->st;
418 err:
419         /* pop all elements and return */
420         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
421         return NULL;
422 }
423
424 #define CALLER_SAVED_REGS 6
425 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
426         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
427 };
428
429 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
430
431 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
432  * known to have the value @imm.
433  */
434 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
435 {
436         reg->id = 0;
437         reg->var_off = tnum_const(imm);
438         reg->smin_value = (s64)imm;
439         reg->smax_value = (s64)imm;
440         reg->umin_value = imm;
441         reg->umax_value = imm;
442 }
443
444 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
445  * used only on registers holding a pointer type.
446  */
447 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
448 {
449         __mark_reg_known(reg, 0);
450 }
451
452 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
453                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
454 {
455         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
456                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
457                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
458                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
459                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
460                 return;
461         }
462         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
463 }
464
465 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
466 {
467         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
468 }
469
470 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
471 {
472         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
473                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
474 }
475
476 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
477 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
478                                     enum bpf_reg_type which)
479 {
480         /* The register can already have a range from prior markings.
481          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
482          * origin.
483          */
484         return reg->type == which &&
485                reg->id == 0 &&
486                reg->off == 0 &&
487                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
488 }
489
490 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
491 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
492 {
493         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
494         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
495                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
496         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
497         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
498                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
499         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
500         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
501                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
502 }
503
504 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
505 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
506 {
507         /* Learn sign from signed bounds.
508          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
509          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
510          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
511          */
512         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
513                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
514                                                           reg->umin_value);
515                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
516                                                           reg->umax_value);
517                 return;
518         }
519         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
520          * boundary, so we must be careful.
521          */
522         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
523                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
524                  * is positive, hence safe.
525                  */
526                 reg->smin_value = reg->umin_value;
527                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
528                                                           reg->umax_value);
529         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
530                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
531                  * is negative, hence safe.
532                  */
533                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
534                                                           reg->umin_value);
535                 reg->smax_value = reg->umax_value;
536         }
537 }
538
539 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
540 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
541 {
542         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
543                                       tnum_range(reg->umin_value,
544                                                  reg->umax_value));
545 }
546
547 /* Reset the min/max bounds of a register */
548 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
549 {
550         reg->smin_value = S64_MIN;
551         reg->smax_value = S64_MAX;
552         reg->umin_value = 0;
553         reg->umax_value = U64_MAX;
554 }
555
556 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
557 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
558 {
559         reg->type = SCALAR_VALUE;
560         reg->id = 0;
561         reg->off = 0;
562         reg->var_off = tnum_unknown;
563         __mark_reg_unbounded(reg);
564 }
565
566 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
567                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
568 {
569         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
570                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
571                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
572                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
573                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
574                 return;
575         }
576         __mark_reg_unknown(regs + regno);
577 }
578
579 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
580 {
581         __mark_reg_unknown(reg);
582         reg->type = NOT_INIT;
583 }
584
585 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
586                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
587 {
588         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
589                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
590                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
591                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
592                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
593                 return;
594         }
595         __mark_reg_not_init(regs + regno);
596 }
597
598 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
599                            struct bpf_reg_state *regs)
600 {
601         int i;
602
603         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
604                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
605                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
606         }
607
608         /* frame pointer */
609         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
610         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
611
612         /* 1st arg to a function */
613         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
614         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
615 }
616
617 enum reg_arg_type {
618         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
619         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
620         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
621 };
622
623 static void mark_reg_read(const struct bpf_verifier_state *state, u32 regno)
624 {
625         struct bpf_verifier_state *parent = state->parent;
626
627         if (regno == BPF_REG_FP)
628                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
629                 return;
630
631         while (parent) {
632                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
633                 if (state->regs[regno].live & REG_LIVE_WRITTEN)
634                         break;
635                 /* ... then we depend on parent's value */
636                 parent->regs[regno].live |= REG_LIVE_READ;
637                 state = parent;
638                 parent = state->parent;
639         }
640 }
641
642 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
643                          enum reg_arg_type t)
644 {
645         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state->regs;
646
647         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
648                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
649                 return -EINVAL;
650         }
651
652         if (t == SRC_OP) {
653                 /* check whether register used as source operand can be read */
654                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
655                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
656                         return -EACCES;
657                 }
658                 mark_reg_read(env->cur_state, regno);
659         } else {
660                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
661                 if (regno == BPF_REG_FP) {
662                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
663                         return -EACCES;
664                 }
665                 regs[regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
666                 if (t == DST_OP)
667                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
668         }
669         return 0;
670 }
671
672 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
673 {
674         switch (type) {
675         case PTR_TO_MAP_VALUE:
676         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
677         case PTR_TO_STACK:
678         case PTR_TO_CTX:
679         case PTR_TO_PACKET:
680         case PTR_TO_PACKET_META:
681         case PTR_TO_PACKET_END:
682         case CONST_PTR_TO_MAP:
683                 return true;
684         default:
685                 return false;
686         }
687 }
688
689 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
690  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
691  */
692 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
693                              struct bpf_verifier_state *state, int off,
694                              int size, int value_regno)
695 {
696         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
697
698         err = realloc_verifier_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
699                                      true);
700         if (err)
701                 return err;
702         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
703          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
704          */
705         if (!env->allow_ptr_leaks &&
706             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
707             size != BPF_REG_SIZE) {
708                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
709                 return -EACCES;
710         }
711
712         if (value_regno >= 0 &&
713             is_spillable_regtype(state->regs[value_regno].type)) {
714
715                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
716                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
717                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
718                         return -EACCES;
719                 }
720
721                 /* save register state */
722                 state->stack[spi].spilled_ptr = state->regs[value_regno];
723                 state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
724
725                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
726                         state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
727         } else {
728                 /* regular write of data into stack */
729                 state->stack[spi].spilled_ptr = (struct bpf_reg_state) {};
730
731                 for (i = 0; i < size; i++)
732                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
733                                 STACK_MISC;
734         }
735         return 0;
736 }
737
738 static void mark_stack_slot_read(const struct bpf_verifier_state *state, int slot)
739 {
740         struct bpf_verifier_state *parent = state->parent;
741
742         while (parent) {
743                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
744                 if (state->stack[slot].spilled_ptr.live & REG_LIVE_WRITTEN)
745                         break;
746                 /* ... then we depend on parent's value */
747                 parent->stack[slot].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_READ;
748                 state = parent;
749                 parent = state->parent;
750         }
751 }
752
753 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
754                             struct bpf_verifier_state *state, int off, int size,
755                             int value_regno)
756 {
757         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
758         u8 *stype;
759
760         if (state->allocated_stack <= slot) {
761                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
762                         off, size);
763                 return -EACCES;
764         }
765         stype = state->stack[spi].slot_type;
766
767         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
768                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
769                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
770                         return -EACCES;
771                 }
772                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
773                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
774                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
775                                 return -EACCES;
776                         }
777                 }
778
779                 if (value_regno >= 0) {
780                         /* restore register state from stack */
781                         state->regs[value_regno] = state->stack[spi].spilled_ptr;
782                         mark_stack_slot_read(state, spi);
783                 }
784                 return 0;
785         } else {
786                 for (i = 0; i < size; i++) {
787                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_MISC) {
788                                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
789                                         off, i, size);
790                                 return -EACCES;
791                         }
792                 }
793                 if (value_regno >= 0)
794                         /* have read misc data from the stack */
795                         mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
796                 return 0;
797         }
798 }
799
800 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
801 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
802                             int size)
803 {
804         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
805         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
806
807         if (off < 0 || size <= 0 || off + size > map->value_size) {
808                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
809                         map->value_size, off, size);
810                 return -EACCES;
811         }
812         return 0;
813 }
814
815 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
816 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
817                             int off, int size)
818 {
819         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
820         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
821         int err;
822
823         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
824          * need to try adding each of min_value and max_value to off
825          * to make sure our theoretical access will be safe.
826          */
827         if (env->log.level)
828                 print_verifier_state(env, state);
829         /* The minimum value is only important with signed
830          * comparisons where we can't assume the floor of a
831          * value is 0.  If we are using signed variables for our
832          * index'es we need to make sure that whatever we use
833          * will have a set floor within our range.
834          */
835         if (reg->smin_value < 0) {
836                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
837                         regno);
838                 return -EACCES;
839         }
840         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size);
841         if (err) {
842                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
843                         regno);
844                 return err;
845         }
846
847         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
848          * sure we won't do bad things.
849          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
850          */
851         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
852                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
853                         regno);
854                 return -EACCES;
855         }
856         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size);
857         if (err)
858                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
859                         regno);
860         return err;
861 }
862
863 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
864
865 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
866                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
867                                        enum bpf_access_type t)
868 {
869         switch (env->prog->type) {
870         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
871         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
872                 /* dst_input() and dst_output() can't write for now */
873                 if (t == BPF_WRITE)
874                         return false;
875                 /* fallthrough */
876         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
877         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
878         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
879         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
880         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
881                 if (meta)
882                         return meta->pkt_access;
883
884                 env->seen_direct_write = true;
885                 return true;
886         default:
887                 return false;
888         }
889 }
890
891 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
892                                  int off, int size)
893 {
894         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
895         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
896
897         if (off < 0 || size <= 0 || (u64)off + size > reg->range) {
898                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
899                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
900                 return -EACCES;
901         }
902         return 0;
903 }
904
905 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
906                                int size)
907 {
908         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
909         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
910         int err;
911
912         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
913          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
914          * offset.
915          */
916
917         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
918          * detail to prove they're safe.
919          */
920         if (reg->smin_value < 0) {
921                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
922                         regno);
923                 return -EACCES;
924         }
925         err = __check_packet_access(env, regno, off, size);
926         if (err) {
927                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
928                 return err;
929         }
930         return err;
931 }
932
933 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
934 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
935                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
936 {
937         struct bpf_insn_access_aux info = {
938                 .reg_type = *reg_type,
939         };
940
941         if (env->ops->is_valid_access &&
942             env->ops->is_valid_access(off, size, t, &info)) {
943                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
944                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
945                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
946                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
947                  * will only allow for whole field access and rejects any other
948                  * type of narrower access.
949                  */
950                 *reg_type = info.reg_type;
951
952                 if (env->analyzer_ops)
953                         return 0;
954
955                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
956                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
957                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
958                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
959                 return 0;
960         }
961
962         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
963         return -EACCES;
964 }
965
966 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
967                                const struct bpf_reg_state *reg)
968 {
969         if (allow_ptr_leaks)
970                 return false;
971
972         return reg->type != SCALAR_VALUE;
973 }
974
975 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
976 {
977         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, cur_regs(env) + regno);
978 }
979
980 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
981                                    const struct bpf_reg_state *reg,
982                                    int off, int size, bool strict)
983 {
984         struct tnum reg_off;
985         int ip_align;
986
987         /* Byte size accesses are always allowed. */
988         if (!strict || size == 1)
989                 return 0;
990
991         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
992          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
993          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
994          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
995          * to this code only in strict mode where we want to emulate
996          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
997          * unconditional IP align value of '2'.
998          */
999         ip_align = 2;
1000
1001         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
1002         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1003                 char tn_buf[48];
1004
1005                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1006                 verbose(env,
1007                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
1008                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
1009                 return -EACCES;
1010         }
1011
1012         return 0;
1013 }
1014
1015 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1016                                        const struct bpf_reg_state *reg,
1017                                        const char *pointer_desc,
1018                                        int off, int size, bool strict)
1019 {
1020         struct tnum reg_off;
1021
1022         /* Byte size accesses are always allowed. */
1023         if (!strict || size == 1)
1024                 return 0;
1025
1026         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
1027         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1028                 char tn_buf[48];
1029
1030                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1031                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
1032                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
1033                 return -EACCES;
1034         }
1035
1036         return 0;
1037 }
1038
1039 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1040                                const struct bpf_reg_state *reg,
1041                                int off, int size)
1042 {
1043         bool strict = env->strict_alignment;
1044         const char *pointer_desc = "";
1045
1046         switch (reg->type) {
1047         case PTR_TO_PACKET:
1048         case PTR_TO_PACKET_META:
1049                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
1050                  * right in front, treat it the very same way.
1051                  */
1052                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
1053         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1054                 pointer_desc = "value ";
1055                 break;
1056         case PTR_TO_CTX:
1057                 pointer_desc = "context ";
1058                 break;
1059         case PTR_TO_STACK:
1060                 pointer_desc = "stack ";
1061                 break;
1062         default:
1063                 break;
1064         }
1065         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
1066                                            strict);
1067 }
1068
1069 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
1070  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
1071  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
1072  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
1073  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
1074  */
1075 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno, int off,
1076                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
1077                             int value_regno)
1078 {
1079         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1080         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1081         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
1082         int size, err = 0;
1083
1084         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
1085         if (size < 0)
1086                 return size;
1087
1088         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
1089         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size);
1090         if (err)
1091                 return err;
1092
1093         /* for access checks, reg->off is just part of off */
1094         off += reg->off;
1095
1096         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
1097                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1098                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1099                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
1100                         return -EACCES;
1101                 }
1102
1103                 err = check_map_access(env, regno, off, size);
1104                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1105                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1106
1107         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
1108                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
1109
1110                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1111                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1112                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
1113                         return -EACCES;
1114                 }
1115                 /* ctx accesses must be at a fixed offset, so that we can
1116                  * determine what type of data were returned.
1117                  */
1118                 if (reg->off) {
1119                         verbose(env,
1120                                 "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d+%d, ctx+const is allowed, ctx+const+const is not\n",
1121                                 regno, reg->off, off - reg->off);
1122                         return -EACCES;
1123                 }
1124                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
1125                         char tn_buf[48];
1126
1127                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1128                         verbose(env,
1129                                 "variable ctx access var_off=%s off=%d size=%d",
1130                                 tn_buf, off, size);
1131                         return -EACCES;
1132                 }
1133                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
1134                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
1135                         /* ctx access returns either a scalar, or a
1136                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
1137                          * case, we know the offset is zero.
1138                          */
1139                         if (reg_type == SCALAR_VALUE)
1140                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1141                         else
1142                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
1143                                                     value_regno);
1144                         regs[value_regno].id = 0;
1145                         regs[value_regno].off = 0;
1146                         regs[value_regno].range = 0;
1147                         regs[value_regno].type = reg_type;
1148                 }
1149
1150         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
1151                 /* stack accesses must be at a fixed offset, so that we can
1152                  * determine what type of data were returned.
1153                  * See check_stack_read().
1154                  */
1155                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1156                         char tn_buf[48];
1157
1158                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1159                         verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d",
1160                                 tn_buf, off, size);
1161                         return -EACCES;
1162                 }
1163                 off += reg->var_off.value;
1164                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
1165                         verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off,
1166                                 size);
1167                         return -EACCES;
1168                 }
1169
1170                 if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1171                         env->prog->aux->stack_depth = -off;
1172
1173                 if (t == BPF_WRITE)
1174                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
1175                                                 value_regno);
1176                 else
1177                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
1178                                                value_regno);
1179         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
1180                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
1181                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
1182                         return -EACCES;
1183                 }
1184                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1185                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1186                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
1187                                 value_regno);
1188                         return -EACCES;
1189                 }
1190                 err = check_packet_access(env, regno, off, size);
1191                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1192                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1193         } else {
1194                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
1195                         reg_type_str[reg->type]);
1196                 return -EACCES;
1197         }
1198
1199         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
1200             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
1201                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
1202                 regs[value_regno].var_off =
1203                         tnum_cast(regs[value_regno].var_off, size);
1204                 __update_reg_bounds(&regs[value_regno]);
1205         }
1206         return err;
1207 }
1208
1209 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
1210 {
1211         int err;
1212
1213         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
1214             insn->imm != 0) {
1215                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
1216                 return -EINVAL;
1217         }
1218
1219         /* check src1 operand */
1220         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
1221         if (err)
1222                 return err;
1223
1224         /* check src2 operand */
1225         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
1226         if (err)
1227                 return err;
1228
1229         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1230                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
1231                 return -EACCES;
1232         }
1233
1234         /* check whether atomic_add can read the memory */
1235         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1236                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
1237         if (err)
1238                 return err;
1239
1240         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
1241         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1242                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
1243 }
1244
1245 /* Does this register contain a constant zero? */
1246 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state reg)
1247 {
1248         return reg.type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg.var_off, 0);
1249 }
1250
1251 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
1252  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
1253  * and all elements of stack are initialized.
1254  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
1255  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
1256  */
1257 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1258                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
1259                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
1260 {
1261         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1262         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1263         int off, i, slot, spi;
1264
1265         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK) {
1266                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
1267                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
1268                     register_is_null(regs[regno]))
1269                         return 0;
1270
1271                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1272                         reg_type_str[regs[regno].type],
1273                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
1274                 return -EACCES;
1275         }
1276
1277         /* Only allow fixed-offset stack reads */
1278         if (!tnum_is_const(regs[regno].var_off)) {
1279                 char tn_buf[48];
1280
1281                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), regs[regno].var_off);
1282                 verbose(env, "invalid variable stack read R%d var_off=%s\n",
1283                         regno, tn_buf);
1284         }
1285         off = regs[regno].off + regs[regno].var_off.value;
1286         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
1287             access_size <= 0) {
1288                 verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
1289                         regno, off, access_size);
1290                 return -EACCES;
1291         }
1292
1293         if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1294                 env->prog->aux->stack_depth = -off;
1295
1296         if (meta && meta->raw_mode) {
1297                 meta->access_size = access_size;
1298                 meta->regno = regno;
1299                 return 0;
1300         }
1301
1302         for (i = 0; i < access_size; i++) {
1303                 slot = -(off + i) - 1;
1304                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
1305                 if (state->allocated_stack <= slot ||
1306                     state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE] !=
1307                         STACK_MISC) {
1308                         verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
1309                                 off, i, access_size);
1310                         return -EACCES;
1311                 }
1312         }
1313         return 0;
1314 }
1315
1316 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1317                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
1318                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
1319 {
1320         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
1321
1322         switch (reg->type) {
1323         case PTR_TO_PACKET:
1324         case PTR_TO_PACKET_META:
1325                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size);
1326         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1327                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size);
1328         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
1329                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
1330                                             zero_size_allowed, meta);
1331         }
1332 }
1333
1334 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1335                           enum bpf_arg_type arg_type,
1336                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
1337 {
1338         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
1339         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
1340         int err = 0;
1341
1342         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
1343                 return 0;
1344
1345         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
1346         if (err)
1347                 return err;
1348
1349         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
1350                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
1351                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
1352                                 regno);
1353                         return -EACCES;
1354                 }
1355                 return 0;
1356         }
1357
1358         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
1359             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
1360                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
1361                 return -EACCES;
1362         }
1363
1364         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
1365             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1366                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1367                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
1368                     type != expected_type)
1369                         goto err_type;
1370         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1371                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1372                 expected_type = SCALAR_VALUE;
1373                 if (type != expected_type)
1374                         goto err_type;
1375         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1376                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
1377                 if (type != expected_type)
1378                         goto err_type;
1379         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
1380                 expected_type = PTR_TO_CTX;
1381                 if (type != expected_type)
1382                         goto err_type;
1383         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MEM ||
1384                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM) {
1385                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1386                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
1387                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
1388                  * happens during stack boundary checking.
1389                  */
1390                 if (register_is_null(*reg))
1391                         /* final test in check_stack_boundary() */;
1392                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
1393                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
1394                          type != expected_type)
1395                         goto err_type;
1396                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
1397         } else {
1398                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
1399                 return -EFAULT;
1400         }
1401
1402         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1403                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
1404                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
1405         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
1406                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
1407                  * check that [key, key + map->key_size) are within
1408                  * stack limits and initialized
1409                  */
1410                 if (!meta->map_ptr) {
1411                         /* in function declaration map_ptr must come before
1412                          * map_key, so that it's verified and known before
1413                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1414                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1415                          */
1416                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
1417                         return -EACCES;
1418                 }
1419                 if (type_is_pkt_pointer(type))
1420                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1421                                                   meta->map_ptr->key_size);
1422                 else
1423                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1424                                                    meta->map_ptr->key_size,
1425                                                    false, NULL);
1426         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1427                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1428                  * check [value, value + map->value_size) validity
1429                  */
1430                 if (!meta->map_ptr) {
1431                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1432                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
1433                         return -EACCES;
1434                 }
1435                 if (type_is_pkt_pointer(type))
1436                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1437                                                   meta->map_ptr->value_size);
1438                 else
1439                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1440                                                    meta->map_ptr->value_size,
1441                                                    false, NULL);
1442         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1443                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1444                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
1445
1446                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
1447                  * from stack pointer 'buf'. Check it
1448                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
1449                  */
1450                 if (regno == 0) {
1451                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1452                         verbose(env,
1453                                 "ARG_CONST_SIZE cannot be first argument\n");
1454                         return -EACCES;
1455                 }
1456
1457                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
1458                  * happens using its boundaries.
1459                  */
1460
1461                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
1462                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
1463                          * mode so that the program is required to
1464                          * initialize all the memory that the helper could
1465                          * just partially fill up.
1466                          */
1467                         meta = NULL;
1468
1469                 if (reg->smin_value < 0) {
1470                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
1471                                 regno);
1472                         return -EACCES;
1473                 }
1474
1475                 if (reg->umin_value == 0) {
1476                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
1477                                                       zero_size_allowed,
1478                                                       meta);
1479                         if (err)
1480                                 return err;
1481                 }
1482
1483                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
1484                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
1485                                 regno);
1486                         return -EACCES;
1487                 }
1488                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
1489                                               reg->umax_value,
1490                                               zero_size_allowed, meta);
1491         }
1492
1493         return err;
1494 err_type:
1495         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1496                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
1497         return -EACCES;
1498 }
1499
1500 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
1501                                         struct bpf_map *map, int func_id)
1502 {
1503         if (!map)
1504                 return 0;
1505
1506         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
1507         switch (map->map_type) {
1508         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
1509                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
1510                         goto error;
1511                 break;
1512         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
1513                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
1514                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
1515                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
1516                         goto error;
1517                 break;
1518         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
1519                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
1520                         goto error;
1521                 break;
1522         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
1523                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
1524                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
1525                         goto error;
1526                 break;
1527         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
1528          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
1529          * for now.
1530          */
1531         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
1532                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
1533                         goto error;
1534                 break;
1535         /* Restrict bpf side of cpumap, open when use-cases appear */
1536         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
1537                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
1538                         goto error;
1539                 break;
1540         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
1541         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
1542                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
1543                         goto error;
1544                 break;
1545         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
1546                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
1547                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
1548                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem)
1549                         goto error;
1550                 break;
1551         default:
1552                 break;
1553         }
1554
1555         /* ... and second from the function itself. */
1556         switch (func_id) {
1557         case BPF_FUNC_tail_call:
1558                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
1559                         goto error;
1560                 break;
1561         case BPF_FUNC_perf_event_read:
1562         case BPF_FUNC_perf_event_output:
1563         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
1564                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
1565                         goto error;
1566                 break;
1567         case BPF_FUNC_get_stackid:
1568                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
1569                         goto error;
1570                 break;
1571         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
1572         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
1573                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
1574                         goto error;
1575                 break;
1576         case BPF_FUNC_redirect_map:
1577                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
1578                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP)
1579                         goto error;
1580                 break;
1581         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
1582                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1583                         goto error;
1584                 break;
1585         case BPF_FUNC_sock_map_update:
1586                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1587                         goto error;
1588                 break;
1589         default:
1590                 break;
1591         }
1592
1593         return 0;
1594 error:
1595         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
1596                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
1597         return -EINVAL;
1598 }
1599
1600 static int check_raw_mode(const struct bpf_func_proto *fn)
1601 {
1602         int count = 0;
1603
1604         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1605                 count++;
1606         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1607                 count++;
1608         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1609                 count++;
1610         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1611                 count++;
1612         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1613                 count++;
1614
1615         return count > 1 ? -EINVAL : 0;
1616 }
1617
1618 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
1619  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
1620  */
1621 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
1622 {
1623         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1624         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1625         int i;
1626
1627         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1628                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
1629                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
1630
1631         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
1632                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
1633                         continue;
1634                 reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
1635                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
1636                         __mark_reg_unknown(reg);
1637         }
1638 }
1639
1640 static int check_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
1641 {
1642         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
1643         struct bpf_reg_state *regs;
1644         struct bpf_call_arg_meta meta;
1645         bool changes_data;
1646         int i, err;
1647
1648         /* find function prototype */
1649         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1650                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
1651                         func_id);
1652                 return -EINVAL;
1653         }
1654
1655         if (env->ops->get_func_proto)
1656                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id);
1657
1658         if (!fn) {
1659                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
1660                         func_id);
1661                 return -EINVAL;
1662         }
1663
1664         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1665         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1666                 verbose(env, "cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1667                 return -EINVAL;
1668         }
1669
1670         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
1671
1672         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
1673         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
1674
1675         /* We only support one arg being in raw mode at the moment, which
1676          * is sufficient for the helper functions we have right now.
1677          */
1678         err = check_raw_mode(fn);
1679         if (err) {
1680                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
1681                         func_id_name(func_id), func_id);
1682                 return err;
1683         }
1684
1685         /* check args */
1686         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
1687         if (err)
1688                 return err;
1689         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
1690         if (err)
1691                 return err;
1692         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
1693         if (err)
1694                 return err;
1695         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
1696         if (err)
1697                 return err;
1698         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
1699         if (err)
1700                 return err;
1701
1702         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
1703          * is inferred from register state.
1704          */
1705         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
1706                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B, BPF_WRITE, -1);
1707                 if (err)
1708                         return err;
1709         }
1710
1711         regs = cur_regs(env);
1712         /* reset caller saved regs */
1713         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
1714                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
1715                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
1716         }
1717
1718         /* update return register (already marked as written above) */
1719         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1720                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
1721                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
1722         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1723                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1724         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1725                 struct bpf_insn_aux_data *insn_aux;
1726
1727                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1728                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
1729                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
1730                 regs[BPF_REG_0].off = 0;
1731                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1732                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1733                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1734                  */
1735                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1736                         verbose(env,
1737                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1738                         return -EINVAL;
1739                 }
1740                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
1741                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
1742                 insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
1743                 if (!insn_aux->map_ptr)
1744                         insn_aux->map_ptr = meta.map_ptr;
1745                 else if (insn_aux->map_ptr != meta.map_ptr)
1746                         insn_aux->map_ptr = BPF_MAP_PTR_POISON;
1747         } else {
1748                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
1749                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
1750                 return -EINVAL;
1751         }
1752
1753         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
1754         if (err)
1755                 return err;
1756
1757         if (changes_data)
1758                 clear_all_pkt_pointers(env);
1759         return 0;
1760 }
1761
1762 static void coerce_reg_to_32(struct bpf_reg_state *reg)
1763 {
1764         /* clear high 32 bits */
1765         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, 4);
1766         /* Update bounds */
1767         __update_reg_bounds(reg);
1768 }
1769
1770 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
1771 {
1772         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
1773         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
1774
1775         if (b < 0)
1776                 return res > a;
1777         return res < a;
1778 }
1779
1780 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
1781 {
1782         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
1783         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
1784
1785         if (b < 0)
1786                 return res < a;
1787         return res > a;
1788 }
1789
1790 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
1791  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
1792  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
1793  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
1794  */
1795 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1796                                    struct bpf_insn *insn,
1797                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
1798                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
1799 {
1800         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *dst_reg;
1801         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
1802         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
1803             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
1804         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
1805             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
1806         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1807         u32 dst = insn->dst_reg;
1808
1809         dst_reg = &regs[dst];
1810
1811         if (WARN_ON_ONCE(known && (smin_val != smax_val))) {
1812                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
1813                 verbose(env,
1814                         "verifier internal error: known but bad sbounds\n");
1815                 return -EINVAL;
1816         }
1817         if (WARN_ON_ONCE(known && (umin_val != umax_val))) {
1818                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
1819                 verbose(env,
1820                         "verifier internal error: known but bad ubounds\n");
1821                 return -EINVAL;
1822         }
1823
1824         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
1825                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
1826                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1827                         verbose(env,
1828                                 "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
1829                                 dst);
1830                 return -EACCES;
1831         }
1832
1833         if (ptr_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1834                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1835                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic on PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL prohibited, null-check it first\n",
1836                                 dst);
1837                 return -EACCES;
1838         }
1839         if (ptr_reg->type == CONST_PTR_TO_MAP) {
1840                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1841                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic on CONST_PTR_TO_MAP prohibited\n",
1842                                 dst);
1843                 return -EACCES;
1844         }
1845         if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
1846                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1847                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic on PTR_TO_PACKET_END prohibited\n",
1848                                 dst);
1849                 return -EACCES;
1850         }
1851
1852         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
1853          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
1854          */
1855         dst_reg->type = ptr_reg->type;
1856         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1857
1858         switch (opcode) {
1859         case BPF_ADD:
1860                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
1861                  * the s32 'off' field
1862                  */
1863                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
1864                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
1865                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
1866                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1867                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1868                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1869                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1870                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1871                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
1872                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1873                         break;
1874                 }
1875                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
1876                  * == 0, since it's a scalar.
1877                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
1878                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
1879                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
1880                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
1881                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
1882                  * from ptr_reg.
1883                  */
1884                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
1885                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
1886                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1887                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1888                 } else {
1889                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
1890                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
1891                 }
1892                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
1893                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
1894                         dst_reg->umin_value = 0;
1895                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1896                 } else {
1897                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
1898                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
1899                 }
1900                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1901                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1902                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
1903                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1904                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1905                         dst_reg->range = 0;
1906                 }
1907                 break;
1908         case BPF_SUB:
1909                 if (dst_reg == off_reg) {
1910                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
1911                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1912                                 verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
1913                                         dst);
1914                         return -EACCES;
1915                 }
1916                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
1917                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
1918                  * be able to deal with it.
1919                  */
1920                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
1921                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1922                                 verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
1923                                         dst);
1924                         return -EACCES;
1925                 }
1926                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
1927                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
1928                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
1929                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1930                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1931                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1932                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1933                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1934                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1935                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
1936                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1937                         break;
1938                 }
1939                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
1940                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
1941                  */
1942                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
1943                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
1944                         /* Overflow possible, we know nothing */
1945                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1946                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1947                 } else {
1948                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
1949                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
1950                 }
1951                 if (umin_ptr < umax_val) {
1952                         /* Overflow possible, we know nothing */
1953                         dst_reg->umin_value = 0;
1954                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1955                 } else {
1956                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
1957                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
1958                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
1959                 }
1960                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1961                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1962                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
1963                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1964                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1965                         if (smin_val < 0)
1966                                 dst_reg->range = 0;
1967                 }
1968                 break;
1969         case BPF_AND:
1970         case BPF_OR:
1971         case BPF_XOR:
1972                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit for now.
1973                  * (However, in principle we could allow some cases, e.g.
1974                  * ptr &= ~3 which would reduce min_value by 3.)
1975                  */
1976                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1977                         verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
1978                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
1979                 return -EACCES;
1980         default:
1981                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
1982                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1983                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
1984                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
1985                 return -EACCES;
1986         }
1987
1988         __update_reg_bounds(dst_reg);
1989         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
1990         __reg_bound_offset(dst_reg);
1991         return 0;
1992 }
1993
1994 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1995                                       struct bpf_insn *insn,
1996                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
1997                                       struct bpf_reg_state src_reg)
1998 {
1999         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2000         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2001         bool src_known, dst_known;
2002         s64 smin_val, smax_val;
2003         u64 umin_val, umax_val;
2004
2005         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
2006                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->64 */
2007                 coerce_reg_to_32(dst_reg);
2008                 coerce_reg_to_32(&src_reg);
2009         }
2010         smin_val = src_reg.smin_value;
2011         smax_val = src_reg.smax_value;
2012         umin_val = src_reg.umin_value;
2013         umax_val = src_reg.umax_value;
2014         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
2015         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
2016
2017         switch (opcode) {
2018         case BPF_ADD:
2019                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
2020                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
2021                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2022                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2023                 } else {
2024                         dst_reg->smin_value += smin_val;
2025                         dst_reg->smax_value += smax_val;
2026                 }
2027                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
2028                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
2029                         dst_reg->umin_value = 0;
2030                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2031                 } else {
2032                         dst_reg->umin_value += umin_val;
2033                         dst_reg->umax_value += umax_val;
2034                 }
2035                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2036                 break;
2037         case BPF_SUB:
2038                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
2039                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
2040                         /* Overflow possible, we know nothing */
2041                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2042                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2043                 } else {
2044                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
2045                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
2046                 }
2047                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
2048                         /* Overflow possible, we know nothing */
2049                         dst_reg->umin_value = 0;
2050                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2051                 } else {
2052                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
2053                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
2054                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
2055                 }
2056                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2057                 break;
2058         case BPF_MUL:
2059                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2060                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
2061                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
2062                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2063                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2064                         break;
2065                 }
2066                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
2067                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
2068                  */
2069                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
2070                         /* Potential overflow, we know nothing */
2071                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2072                         /* (except what we can learn from the var_off) */
2073                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2074                         break;
2075                 }
2076                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
2077                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
2078                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
2079                         /* Overflow possible, we know nothing */
2080                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2081                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2082                 } else {
2083                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2084                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2085                 }
2086                 break;
2087         case BPF_AND:
2088                 if (src_known && dst_known) {
2089                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
2090                                                   src_reg.var_off.value);
2091                         break;
2092                 }
2093                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
2094                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
2095                  */
2096                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2097                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
2098                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
2099                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2100                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
2101                          * ain't nobody got time for that.
2102                          */
2103                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2104                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2105                 } else {
2106                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
2107                          * cast result into s64.
2108                          */
2109                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2110                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2111                 }
2112                 /* We may learn something more from the var_off */
2113                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2114                 break;
2115         case BPF_OR:
2116                 if (src_known && dst_known) {
2117                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
2118                                                   src_reg.var_off.value);
2119                         break;
2120                 }
2121                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
2122                  * maximum of the operands' minima
2123                  */
2124                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2125                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
2126                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
2127                                       dst_reg->var_off.mask;
2128                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2129                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
2130                          * ain't nobody got time for that.
2131                          */
2132                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2133                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2134                 } else {
2135                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
2136                          * cast result into s64.
2137                          */
2138                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2139                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2140                 }
2141                 /* We may learn something more from the var_off */
2142                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2143                 break;
2144         case BPF_LSH:
2145                 if (umax_val > 63) {
2146                         /* Shifts greater than 63 are undefined.  This includes
2147                          * shifts by a negative number.
2148                          */
2149                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2150                         break;
2151                 }
2152                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
2153                  * up from var_off)
2154                  */
2155                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2156                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2157                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
2158                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
2159                         dst_reg->umin_value = 0;
2160                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2161                 } else {
2162                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
2163                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
2164                 }
2165                 if (src_known)
2166                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
2167                 else
2168                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(tnum_unknown, umin_val);
2169                 /* We may learn something more from the var_off */
2170                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2171                 break;
2172         case BPF_RSH:
2173                 if (umax_val > 63) {
2174                         /* Shifts greater than 63 are undefined.  This includes
2175                          * shifts by a negative number.
2176                          */
2177                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2178                         break;
2179                 }
2180                 /* BPF_RSH is an unsigned shift, so make the appropriate casts */
2181                 if (dst_reg->smin_value < 0) {
2182                         if (umin_val) {
2183                                 /* Sign bit will be cleared */
2184                                 dst_reg->smin_value = 0;
2185                         } else {
2186                                 /* Lost sign bit information */
2187                                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2188                                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2189                         }
2190                 } else {
2191                         dst_reg->smin_value =
2192                                 (u64)(dst_reg->smin_value) >> umax_val;
2193                 }
2194                 if (src_known)
2195                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off,
2196                                                        umin_val);
2197                 else
2198                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(tnum_unknown, umin_val);
2199                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
2200                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
2201                 /* We may learn something more from the var_off */
2202                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2203                 break;
2204         default:
2205                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2206                 break;
2207         }
2208
2209         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2210         __reg_bound_offset(dst_reg);
2211         return 0;
2212 }
2213
2214 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
2215  * and var_off.
2216  */
2217 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2218                                    struct bpf_insn *insn)
2219 {
2220         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *dst_reg, *src_reg;
2221         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
2222         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2223         int rc;
2224
2225         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2226         src_reg = NULL;
2227         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
2228                 ptr_reg = dst_reg;
2229         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2230                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
2231                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2232                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2233                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
2234                                  * an arbitrary scalar.
2235                                  */
2236                                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
2237                                         verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
2238                                                 insn->dst_reg,
2239                                                 bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2240                                         return -EACCES;
2241                                 }
2242                                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2243                                 return 0;
2244                         } else {
2245                                 /* scalar += pointer
2246                                  * This is legal, but we have to reverse our
2247                                  * src/dest handling in computing the range
2248                                  */
2249                                 rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2250                                                              src_reg, dst_reg);
2251                                 if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2252                                         /* scalar += unknown scalar */
2253                                         __mark_reg_unknown(&off_reg);
2254                                         return adjust_scalar_min_max_vals(
2255                                                         env, insn,
2256                                                         dst_reg, off_reg);
2257                                 }
2258                                 return rc;
2259                         }
2260                 } else if (ptr_reg) {
2261                         /* pointer += scalar */
2262                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2263                                                      dst_reg, src_reg);
2264                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2265                                 /* unknown scalar += scalar */
2266                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2267                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2268                                                 env, insn, dst_reg, *src_reg);
2269                         }
2270                         return rc;
2271                 }
2272         } else {
2273                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
2274                  * need to be able to read from this state.
2275                  */
2276                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
2277                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
2278                 src_reg = &off_reg;
2279                 if (ptr_reg) { /* pointer += K */
2280                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2281                                                      ptr_reg, src_reg);
2282                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2283                                 /* unknown scalar += K */
2284                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2285                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2286                                                 env, insn, dst_reg, off_reg);
2287                         }
2288                         return rc;
2289                 }
2290         }
2291
2292         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
2293         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
2294                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
2295                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
2296                 return -EINVAL;
2297         }
2298         if (WARN_ON(!src_reg)) {
2299                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
2300                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
2301                 return -EINVAL;
2302         }
2303         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
2304 }
2305
2306 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
2307 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2308 {
2309         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2310         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2311         int err;
2312
2313         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
2314                 if (opcode == BPF_NEG) {
2315                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
2316                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
2317                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
2318                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
2319                                 return -EINVAL;
2320                         }
2321                 } else {
2322                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2323                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
2324                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2325                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
2326                                 return -EINVAL;
2327                         }
2328                 }
2329
2330                 /* check src operand */
2331                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2332                 if (err)
2333                         return err;
2334
2335                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2336                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
2337                                 insn->dst_reg);
2338                         return -EACCES;
2339                 }
2340
2341                 /* check dest operand */
2342                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2343                 if (err)
2344                         return err;
2345
2346         } else if (opcode == BPF_MOV) {
2347
2348                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2349                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2350                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
2351                                 return -EINVAL;
2352                         }
2353
2354                         /* check src operand */
2355                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2356                         if (err)
2357                                 return err;
2358                 } else {
2359                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2360                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
2361                                 return -EINVAL;
2362                         }
2363                 }
2364
2365                 /* check dest operand */
2366                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2367                 if (err)
2368                         return err;
2369
2370                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2371                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2372                                 /* case: R1 = R2
2373                                  * copy register state to dest reg
2374                                  */
2375                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
2376                                 regs[insn->dst_reg].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2377                         } else {
2378                                 /* R1 = (u32) R2 */
2379                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2380                                         verbose(env,
2381                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
2382                                                 insn->src_reg);
2383                                         return -EACCES;
2384                                 }
2385                                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2386                                 /* high 32 bits are known zero. */
2387                                 regs[insn->dst_reg].var_off = tnum_cast(
2388                                                 regs[insn->dst_reg].var_off, 4);
2389                                 __update_reg_bounds(&regs[insn->dst_reg]);
2390                         }
2391                 } else {
2392                         /* case: R = imm
2393                          * remember the value we stored into this reg
2394                          */
2395                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
2396                         __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg, insn->imm);
2397                 }
2398
2399         } else if (opcode > BPF_END) {
2400                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
2401                 return -EINVAL;
2402
2403         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
2404
2405                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2406                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2407                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
2408                                 return -EINVAL;
2409                         }
2410                         /* check src1 operand */
2411                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2412                         if (err)
2413                                 return err;
2414                 } else {
2415                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2416                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
2417                                 return -EINVAL;
2418                         }
2419                 }
2420
2421                 /* check src2 operand */
2422                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2423                 if (err)
2424                         return err;
2425
2426                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
2427                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
2428                         verbose(env, "div by zero\n");
2429                         return -EINVAL;
2430                 }
2431
2432                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
2433                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
2434                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
2435
2436                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
2437                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
2438                                 return -EINVAL;
2439                         }
2440                 }
2441
2442                 /* check dest operand */
2443                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
2444                 if (err)
2445                         return err;
2446
2447                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
2448         }
2449
2450         return 0;
2451 }
2452
2453 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *state,
2454                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
2455                                    enum bpf_reg_type type,
2456                                    bool range_right_open)
2457 {
2458         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2459         u16 new_range;
2460         int i;
2461
2462         if (dst_reg->off < 0 ||
2463             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
2464                 /* This doesn't give us any range */
2465                 return;
2466
2467         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
2468             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
2469                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
2470                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
2471                  */
2472                 return;
2473
2474         new_range = dst_reg->off;
2475         if (range_right_open)
2476                 new_range--;
2477
2478         /* Examples for register markings:
2479          *
2480          * pkt_data in dst register:
2481          *
2482          *   r2 = r3;
2483          *   r2 += 8;
2484          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
2485          *   <access okay>
2486          *
2487          *   r2 = r3;
2488          *   r2 += 8;
2489          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
2490          *   <handle exception>
2491          *
2492          *   Where:
2493          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
2494          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2495          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2496          *
2497          * pkt_data in src register:
2498          *
2499          *   r2 = r3;
2500          *   r2 += 8;
2501          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
2502          *   <handle exception>
2503          *
2504          *   r2 = r3;
2505          *   r2 += 8;
2506          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
2507          *   <access okay>
2508          *
2509          *   Where:
2510          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
2511          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2512          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2513          *
2514          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
2515          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
2516          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
2517          * the check.
2518          */
2519
2520         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
2521          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
2522          * the range won't allow anything.
2523          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
2524          */
2525         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2526                 if (regs[i].type == type && regs[i].id == dst_reg->id)
2527                         /* keep the maximum range already checked */
2528                         regs[i].range = max(regs[i].range, new_range);
2529
2530         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
2531                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2532                         continue;
2533                 reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
2534                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
2535                         reg->range = max_t(u16, reg->range, new_range);
2536         }
2537 }
2538
2539 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
2540  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
2541  * simply doing a BPF_K check.
2542  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
2543  */
2544 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
2545                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2546                             u8 opcode)
2547 {
2548         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
2549          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
2550          * the same object, but we don't bother with that.
2551          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
2552          * only need to check one of them for pointerness.
2553          */
2554         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2555                 return;
2556
2557         switch (opcode) {
2558         case BPF_JEQ:
2559                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2560                  * true then we know for sure.
2561                  */
2562                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2563                 break;
2564         case BPF_JNE:
2565                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2566                  * we know the value for sure;
2567                  */
2568                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2569                 break;
2570         case BPF_JGT:
2571                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2572                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2573                 break;
2574         case BPF_JSGT:
2575                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2576                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2577                 break;
2578         case BPF_JLT:
2579                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2580                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2581                 break;
2582         case BPF_JSLT:
2583                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2584                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2585                 break;
2586         case BPF_JGE:
2587                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2588                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2589                 break;
2590         case BPF_JSGE:
2591                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2592                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2593                 break;
2594         case BPF_JLE:
2595                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2596                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2597                 break;
2598         case BPF_JSLE:
2599                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2600                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2601                 break;
2602         default:
2603                 break;
2604         }
2605
2606         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2607         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2608         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2609         __reg_bound_offset(false_reg);
2610         __reg_bound_offset(true_reg);
2611         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2612          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2613          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2614          */
2615         __update_reg_bounds(false_reg);
2616         __update_reg_bounds(true_reg);
2617 }
2618
2619 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
2620  * the variable reg.
2621  */
2622 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
2623                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2624                                 u8 opcode)
2625 {
2626         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2627                 return;
2628
2629         switch (opcode) {
2630         case BPF_JEQ:
2631                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2632                  * true then we know for sure.
2633                  */
2634                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2635                 break;
2636         case BPF_JNE:
2637                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2638                  * we know the value for sure;
2639                  */
2640                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2641                 break;
2642         case BPF_JGT:
2643                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2644                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2645                 break;
2646         case BPF_JSGT:
2647                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2648                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2649                 break;
2650         case BPF_JLT:
2651                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2652                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2653                 break;
2654         case BPF_JSLT:
2655                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2656                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2657                 break;
2658         case BPF_JGE:
2659                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2660                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2661                 break;
2662         case BPF_JSGE:
2663                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2664                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2665                 break;
2666         case BPF_JLE:
2667                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2668                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2669                 break;
2670         case BPF_JSLE:
2671                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2672                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2673                 break;
2674         default:
2675                 break;
2676         }
2677
2678         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2679         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2680         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2681         __reg_bound_offset(false_reg);
2682         __reg_bound_offset(true_reg);
2683         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2684          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2685          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2686          */
2687         __update_reg_bounds(false_reg);
2688         __update_reg_bounds(true_reg);
2689 }
2690
2691 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
2692 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
2693                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
2694 {
2695         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
2696                                                         dst_reg->umin_value);
2697         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
2698                                                         dst_reg->umax_value);
2699         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
2700                                                         dst_reg->smin_value);
2701         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
2702                                                         dst_reg->smax_value);
2703         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
2704                                                              dst_reg->var_off);
2705         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
2706         __update_reg_bounds(src_reg);
2707         __update_reg_bounds(dst_reg);
2708         /* We might have learned something about the sign bit. */
2709         __reg_deduce_bounds(src_reg);
2710         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2711         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2712         __reg_bound_offset(src_reg);
2713         __reg_bound_offset(dst_reg);
2714         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2715          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2716          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2717          */
2718         __update_reg_bounds(src_reg);
2719         __update_reg_bounds(dst_reg);
2720 }
2721
2722 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
2723                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
2724                                 struct bpf_reg_state *false_src,
2725                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
2726                                 u8 opcode)
2727 {
2728         switch (opcode) {
2729         case BPF_JEQ:
2730                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
2731                 break;
2732         case BPF_JNE:
2733                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
2734                 break;
2735         }
2736 }
2737
2738 static void mark_map_reg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno, u32 id,
2739                          bool is_null)
2740 {
2741         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2742
2743         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL && reg->id == id) {
2744                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
2745                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
2746                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
2747                  */
2748                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
2749                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
2750                                  reg->off)) {
2751                         __mark_reg_known_zero(reg);
2752                         reg->off = 0;
2753                 }
2754                 if (is_null) {
2755                         reg->type = SCALAR_VALUE;
2756                 } else if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
2757                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
2758                         reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
2759                 } else {
2760                         reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
2761                 }
2762                 /* We don't need id from this point onwards anymore, thus we
2763                  * should better reset it, so that state pruning has chances
2764                  * to take effect.
2765                  */
2766                 reg->id = 0;
2767         }
2768 }
2769
2770 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
2771  * be folded together at some point.
2772  */
2773 static void mark_map_regs(struct bpf_verifier_state *state, u32 regno,
2774                           bool is_null)
2775 {
2776         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2777         u32 id = regs[regno].id;
2778         int i;
2779
2780         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2781                 mark_map_reg(regs, i, id, is_null);
2782
2783         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
2784                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2785                         continue;
2786                 mark_map_reg(&state->stack[i].spilled_ptr, 0, id, is_null);
2787         }
2788 }
2789
2790 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
2791                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
2792 {
2793         struct bpf_verifier_state *other_branch, *this_branch = env->cur_state;
2794         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->regs, *dst_reg;
2795         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2796         int err;
2797
2798         if (opcode > BPF_JSLE) {
2799                 verbose(env, "invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
2800                 return -EINVAL;
2801         }
2802
2803         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2804                 if (insn->imm != 0) {
2805                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
2806                         return -EINVAL;
2807                 }
2808
2809                 /* check src1 operand */
2810                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2811                 if (err)
2812                         return err;
2813
2814                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2815                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
2816                                 insn->src_reg);
2817                         return -EACCES;
2818                 }
2819         } else {
2820                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2821                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
2822                         return -EINVAL;
2823                 }
2824         }
2825
2826         /* check src2 operand */
2827         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2828         if (err)
2829                 return err;
2830
2831         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2832
2833         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
2834         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2835             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2836             dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2837             tnum_equals_const(dst_reg->var_off, insn->imm)) {
2838                 if (opcode == BPF_JEQ) {
2839                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
2840                          * only follow the goto, ignore fall-through
2841                          */
2842                         *insn_idx += insn->off;
2843                         return 0;
2844                 } else {
2845                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
2846                          * only follow fall-through branch, since
2847                          * that's where the program will go
2848                          */
2849                         return 0;
2850                 }
2851         }
2852
2853         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
2854         if (!other_branch)
2855                 return -EFAULT;
2856
2857         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
2858          * our min/max values for our dst register.
2859          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
2860          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
2861          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
2862          * comparable.
2863          */
2864         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2865                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2866                     regs[insn->src_reg].type == SCALAR_VALUE) {
2867                         if (tnum_is_const(regs[insn->src_reg].var_off))
2868                                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2869                                                 dst_reg, regs[insn->src_reg].var_off.value,
2870                                                 opcode);
2871                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off))
2872                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2873                                                     &regs[insn->src_reg],
2874                                                     dst_reg->var_off.value, opcode);
2875                         else if (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE)
2876                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
2877                                 reg_combine_min_max(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2878                                                     &other_branch->regs[insn->dst_reg],
2879                                                     &regs[insn->src_reg],
2880                                                     &regs[insn->dst_reg], opcode);
2881                 }
2882         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
2883                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2884                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
2885         }
2886
2887         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
2888         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2889             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2890             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
2891                 /* Mark all identical map registers in each branch as either
2892                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
2893                  */
2894                 mark_map_regs(this_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JNE);
2895                 mark_map_regs(other_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JEQ);
2896         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGT &&
2897                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2898                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2899                 /* pkt_data' > pkt_end */
2900                 find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
2901                                        PTR_TO_PACKET, false);
2902         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGT &&
2903                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2904                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2905                 /* pkt_end > pkt_data' */
2906                 find_good_pkt_pointers(other_branch, &regs[insn->src_reg],
2907                                        PTR_TO_PACKET, true);
2908         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JLT &&
2909                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2910                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2911                 /* pkt_data' < pkt_end */
2912                 find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg, PTR_TO_PACKET,
2913                                        true);
2914         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JLT &&
2915                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2916                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2917                 /* pkt_end < pkt_data' */
2918                 find_good_pkt_pointers(this_branch, &regs[insn->src_reg],
2919                                        PTR_TO_PACKET, false);
2920         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGE &&
2921                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2922                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2923                 /* pkt_data' >= pkt_end */
2924                 find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
2925                                        PTR_TO_PACKET, true);
2926         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGE &&
2927                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2928                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2929                 /* pkt_end >= pkt_data' */
2930                 find_good_pkt_pointers(other_branch, &regs[insn->src_reg],
2931                                        PTR_TO_PACKET, false);
2932         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JLE &&
2933                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2934                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2935                 /* pkt_data' <= pkt_end */
2936                 find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
2937                                        PTR_TO_PACKET, false);
2938         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JLE &&
2939                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2940                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2941                 /* pkt_end <= pkt_data' */
2942                 find_good_pkt_pointers(this_branch, &regs[insn->src_reg],
2943                                        PTR_TO_PACKET, true);
2944         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGT &&
2945                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2946                    reg_is_init_pkt_pointer(&regs[insn->src_reg], PTR_TO_PACKET)) {
2947                 find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
2948                                        PTR_TO_PACKET_META, false);
2949         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JLT &&
2950                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2951                    reg_is_init_pkt_pointer(&regs[insn->src_reg], PTR_TO_PACKET)) {
2952                 find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
2953                                        PTR_TO_PACKET_META, false);
2954         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGE &&
2955                    reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2956                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_META) {
2957                 find_good_pkt_pointers(other_branch, &regs[insn->src_reg],
2958                                        PTR_TO_PACKET_META, false);
2959         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JLE &&
2960                    reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2961                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_META) {
2962                 find_good_pkt_pointers(this_branch, &regs[insn->src_reg],
2963                                        PTR_TO_PACKET_META, false);
2964         } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2965                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
2966                         insn->dst_reg);
2967                 return -EACCES;
2968         }
2969         if (env->log.level)
2970                 print_verifier_state(env, this_branch);
2971         return 0;
2972 }
2973
2974 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
2975 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
2976 {
2977         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
2978
2979         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
2980 }
2981
2982 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
2983 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2984 {
2985         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2986         int err;
2987
2988         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
2989                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
2990                 return -EINVAL;
2991         }
2992         if (insn->off != 0) {
2993                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
2994                 return -EINVAL;
2995         }
2996
2997         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2998         if (err)
2999                 return err;
3000
3001         if (insn->src_reg == 0) {
3002                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
3003
3004                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
3005                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
3006                 return 0;
3007         }
3008
3009         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
3010         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
3011
3012         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
3013         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
3014         return 0;
3015 }
3016
3017 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
3018 {
3019         switch (type) {
3020         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
3021         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
3022         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
3023                 return true;
3024         default:
3025                 return false;
3026         }
3027 }
3028
3029 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
3030  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
3031  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
3032  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
3033  *
3034  * Implicit input:
3035  *   ctx == skb == R6 == CTX
3036  *
3037  * Explicit input:
3038  *   SRC == any register
3039  *   IMM == 32-bit immediate
3040  *
3041  * Output:
3042  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
3043  */
3044 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3045 {
3046         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3047         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3048         int i, err;
3049
3050         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
3051                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
3052                 return -EINVAL;
3053         }
3054
3055         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
3056             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
3057             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
3058                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
3059                 return -EINVAL;
3060         }
3061
3062         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
3063         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
3064         if (err)
3065                 return err;
3066
3067         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
3068                 verbose(env,
3069                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
3070                 return -EINVAL;
3071         }
3072
3073         if (mode == BPF_IND) {
3074                 /* check explicit source operand */
3075                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3076                 if (err)
3077                         return err;
3078         }
3079
3080         /* reset caller saved regs to unreadable */
3081         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3082                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
3083                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3084         }
3085
3086         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
3087          * the value fetched from the packet.
3088          * Already marked as written above.
3089          */
3090         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
3091         return 0;
3092 }
3093
3094 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
3095 {
3096         struct bpf_reg_state *reg;
3097         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
3098
3099         switch (env->prog->type) {
3100         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
3101         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
3102         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
3103                 break;
3104         default:
3105                 return 0;
3106         }
3107
3108         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
3109         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
3110                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
3111                         reg_type_str[reg->type]);
3112                 return -EINVAL;
3113         }
3114
3115         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
3116                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
3117                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
3118                         char tn_buf[48];
3119
3120                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3121                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
3122                 } else {
3123                         verbose(env, "has unknown scalar value");
3124                 }
3125                 verbose(env, " should have been 0 or 1\n");
3126                 return -EINVAL;
3127         }
3128         return 0;
3129 }
3130
3131 /* non-recursive DFS pseudo code
3132  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
3133  * 2      label v as discovered
3134  * 3      let S be a stack
3135  * 4      S.push(v)
3136  * 5      while S is not empty
3137  * 6            t <- S.pop()
3138  * 7            if t is what we're looking for:
3139  * 8                return t
3140  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
3141  * 10               if edge e is already labelled
3142  * 11                   continue with the next edge
3143  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
3144  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
3145  * 14                   label e as tree-edge
3146  * 15                   label w as discovered
3147  * 16                   S.push(w)
3148  * 17                   continue at 5
3149  * 18               else if vertex w is discovered
3150  * 19                   label e as back-edge
3151  * 20               else
3152  * 21                   // vertex w is explored
3153  * 22                   label e as forward- or cross-edge
3154  * 23           label t as explored
3155  * 24           S.pop()
3156  *
3157  * convention:
3158  * 0x10 - discovered
3159  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
3160  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
3161  * 0x20 - explored
3162  */
3163
3164 enum {
3165         DISCOVERED = 0x10,
3166         EXPLORED = 0x20,
3167         FALLTHROUGH = 1,
3168         BRANCH = 2,
3169 };
3170
3171 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
3172
3173 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
3174 static int cur_stack;   /* current stack index */
3175 static int *insn_state;
3176
3177 /* t, w, e - match pseudo-code above:
3178  * t - index of current instruction
3179  * w - next instruction
3180  * e - edge
3181  */
3182 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
3183 {
3184         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
3185                 return 0;
3186
3187         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
3188                 return 0;
3189
3190         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
3191                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
3192                 return -EINVAL;
3193         }
3194
3195         if (e == BRANCH)
3196                 /* mark branch target for state pruning */
3197                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
3198
3199         if (insn_state[w] == 0) {
3200                 /* tree-edge */
3201                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3202                 insn_state[w] = DISCOVERED;
3203                 if (cur_stack >= env->prog->len)
3204                         return -E2BIG;
3205                 insn_stack[cur_stack++] = w;
3206                 return 1;
3207         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
3208                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
3209                 return -EINVAL;
3210         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
3211                 /* forward- or cross-edge */
3212                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3213         } else {
3214                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
3215                 return -EFAULT;
3216         }
3217         return 0;
3218 }
3219
3220 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
3221  * loop == back-edge in directed graph
3222  */
3223 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
3224 {
3225         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3226         int insn_cnt = env->prog->len;
3227         int ret = 0;
3228         int i, t;
3229
3230         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3231         if (!insn_state)
3232                 return -ENOMEM;
3233
3234         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3235         if (!insn_stack) {
3236                 kfree(insn_state);
3237                 return -ENOMEM;
3238         }
3239
3240         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
3241         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
3242         cur_stack = 1;
3243
3244 peek_stack:
3245         if (cur_stack == 0)
3246                 goto check_state;
3247         t = insn_stack[cur_stack - 1];
3248
3249         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
3250                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
3251
3252                 if (opcode == BPF_EXIT) {
3253                         goto mark_explored;
3254                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
3255                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3256                         if (ret == 1)
3257                                 goto peek_stack;
3258                         else if (ret < 0)
3259                                 goto err_free;
3260                         if (t + 1 < insn_cnt)
3261                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3262                 } else if (opcode == BPF_JA) {
3263                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
3264                                 ret = -EINVAL;
3265                                 goto err_free;
3266                         }
3267                         /* unconditional jump with single edge */
3268                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
3269                                         FALLTHROUGH, env);
3270                         if (ret == 1)
3271                                 goto peek_stack;
3272                         else if (ret < 0)
3273                                 goto err_free;
3274                         /* tell verifier to check for equivalent states
3275                          * after every call and jump
3276                          */
3277                         if (t + 1 < insn_cnt)
3278                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3279                 } else {
3280                         /* conditional jump with two edges */
3281                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
3282                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3283                         if (ret == 1)
3284                                 goto peek_stack;
3285                         else if (ret < 0)
3286                                 goto err_free;
3287
3288                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
3289                         if (ret == 1)
3290                                 goto peek_stack;
3291                         else if (ret < 0)
3292                                 goto err_free;
3293                 }
3294         } else {
3295                 /* all other non-branch instructions with single
3296                  * fall-through edge
3297                  */
3298                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3299                 if (ret == 1)
3300                         goto peek_stack;
3301                 else if (ret < 0)
3302                         goto err_free;
3303         }
3304
3305 mark_explored:
3306         insn_state[t] = EXPLORED;
3307         if (cur_stack-- <= 0) {
3308                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
3309                 ret = -EFAULT;
3310                 goto err_free;
3311         }
3312         goto peek_stack;
3313
3314 check_state:
3315         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
3316                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
3317                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
3318                         ret = -EINVAL;
3319                         goto err_free;
3320                 }
3321         }
3322         ret = 0; /* cfg looks good */
3323
3324 err_free:
3325         kfree(insn_state);
3326         kfree(insn_stack);
3327         return ret;
3328 }
3329
3330 /* check %cur's range satisfies %old's */
3331 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
3332                          struct bpf_reg_state *cur)
3333 {
3334         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
3335                old->umax_value >= cur->umax_value &&
3336                old->smin_value <= cur->smin_value &&
3337                old->smax_value >= cur->smax_value;
3338 }
3339
3340 /* Maximum number of register states that can exist at once */
3341 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
3342 struct idpair {
3343         u32 old;
3344         u32 cur;
3345 };
3346
3347 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
3348  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
3349  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
3350  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
3351  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
3352  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
3353  * that.
3354  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
3355  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
3356  */
3357 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
3358 {
3359         unsigned int i;
3360
3361         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
3362                 if (!idmap[i].old) {
3363                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
3364                         idmap[i].old = old_id;
3365                         idmap[i].cur = cur_id;
3366                         return true;
3367                 }
3368                 if (idmap[i].old == old_id)
3369                         return idmap[i].cur == cur_id;
3370         }
3371         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
3372         WARN_ON_ONCE(1);
3373         return false;
3374 }
3375
3376 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
3377 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
3378                     struct idpair *idmap)
3379 {
3380         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
3381                 /* explored state didn't use this */
3382                 return true;
3383
3384         if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, live)) == 0)
3385                 return true;
3386
3387         if (rold->type == NOT_INIT)
3388                 /* explored state can't have used this */
3389                 return true;
3390         if (rcur->type == NOT_INIT)
3391                 return false;
3392         switch (rold->type) {
3393         case SCALAR_VALUE:
3394                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
3395                         /* new val must satisfy old val knowledge */
3396                         return range_within(rold, rcur) &&
3397                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3398                 } else {
3399                         /* if we knew anything about the old value, we're not
3400                          * equal, because we can't know anything about the
3401                          * scalar value of the pointer in the new value.
3402                          */
3403                         return rold->umin_value == 0 &&
3404                                rold->umax_value == U64_MAX &&
3405                                rold->smin_value == S64_MIN &&
3406                                rold->smax_value == S64_MAX &&
3407                                tnum_is_unknown(rold->var_off);
3408                 }
3409         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3410                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
3411                  * everything else matches, we are OK.
3412                  * We don't care about the 'id' value, because nothing
3413                  * uses it for PTR_TO_MAP_VALUE (only for ..._OR_NULL)
3414                  */
3415                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
3416                        range_within(rold, rcur) &&
3417                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3418         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
3419                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
3420                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
3421                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
3422                  * checked, doing so could have affected others with the same
3423                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
3424                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
3425                  */
3426                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3427                         return false;
3428                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
3429                         return false;
3430                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
3431                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
3432         case PTR_TO_PACKET_META:
3433         case PTR_TO_PACKET:
3434                 if (rcur->type != rold->type)
3435                         return false;
3436                 /* We must have at least as much range as the old ptr
3437                  * did, so that any accesses which were safe before are
3438                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
3439                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
3440                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
3441                  */
3442                 if (rold->range > rcur->range)
3443                         return false;
3444                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
3445                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
3446                  */
3447                 if (rold->off != rcur->off)
3448                         return false;
3449                 /* id relations must be preserved */
3450                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
3451                         return false;
3452                 /* new val must satisfy old val knowledge */
3453                 return range_within(rold, rcur) &&
3454                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3455         case PTR_TO_CTX:
3456         case CONST_PTR_TO_MAP:
3457         case PTR_TO_STACK:
3458         case PTR_TO_PACKET_END:
3459                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
3460                  * would have accepted
3461                  */
3462         default:
3463                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
3464                 return false;
3465         }
3466
3467         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
3468         WARN_ON_ONCE(1);
3469         return false;
3470 }
3471
3472 static bool stacksafe(struct bpf_verifier_state *old,
3473                       struct bpf_verifier_state *cur,
3474                       struct idpair *idmap)
3475 {
3476         int i, spi;
3477
3478         /* if explored stack has more populated slots than current stack
3479          * such stacks are not equivalent
3480          */
3481         if (old->allocated_stack > cur->allocated_stack)
3482                 return false;
3483
3484         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
3485          * slots in the current stack, since explored(safe) state
3486          * didn't use them
3487          */
3488         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
3489                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
3490
3491                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
3492                         continue;
3493                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
3494                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
3495                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
3496                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
3497                          * this verifier states are not equivalent,
3498                          * return false to continue verification of this path
3499                          */
3500                         return false;
3501                 if (i % BPF_REG_SIZE)
3502                         continue;
3503                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3504                         continue;
3505                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
3506                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
3507                              idmap))
3508                         /* when explored and current stack slot are both storing
3509                          * spilled registers, check that stored pointers types
3510                          * are the same as well.
3511                          * Ex: explored safe path could have stored
3512                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
3513                          * but current path has stored:
3514                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
3515                          * such verifier states are not equivalent.
3516                          * return false to continue verification of this path
3517                          */
3518                         return false;
3519         }
3520         return true;
3521 }
3522
3523 /* compare two verifier states
3524  *
3525  * all states stored in state_list are known to be valid, since
3526  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
3527  *
3528  * this function is called when verifier exploring different branches of
3529  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
3530  * more strict register state and more strict stack state then this execution
3531  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
3532  * concluded that more strict state leads to valid finish.
3533  *
3534  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
3535  * and explored stack state is more conservative than the current one.
3536  * Example:
3537  *       explored                   current
3538  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
3539  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
3540  *
3541  * In other words if current stack state (one being explored) has more
3542  * valid slots than old one that already passed validation, it means
3543  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
3544  *
3545  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
3546  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
3547  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
3548  */
3549 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
3550                          struct bpf_verifier_state *old,
3551                          struct bpf_verifier_state *cur)
3552 {
3553         struct idpair *idmap;
3554         bool ret = false;
3555         int i;
3556
3557         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
3558         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
3559         if (!idmap)
3560                 return false;
3561
3562         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
3563                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
3564                         goto out_free;
3565         }
3566
3567         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
3568                 goto out_free;
3569         ret = true;
3570 out_free:
3571         kfree(idmap);
3572         return ret;
3573 }
3574
3575 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
3576  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at a
3577  * jump target (in the first iteration of the propagate_liveness() loop),
3578  * we didn't arrive by the straight-line code, so read marks in state must
3579  * propagate to parent regardless of state's write marks.
3580  */
3581 static bool do_propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3582                                   struct bpf_verifier_state *parent)
3583 {
3584         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
3585         bool touched = false; /* any changes made? */
3586         int i;
3587
3588         if (!parent)
3589                 return touched;
3590         /* Propagate read liveness of registers... */
3591         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
3592         /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
3593         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
3594                 if (parent->regs[i].live & REG_LIVE_READ)
3595                         continue;
3596                 if (writes && (state->regs[i].live & REG_LIVE_WRITTEN))
3597                         continue;
3598                 if (state->regs[i].live & REG_LIVE_READ) {
3599                         parent->regs[i].live |= REG_LIVE_READ;
3600                         touched = true;
3601                 }
3602         }
3603         /* ... and stack slots */
3604         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
3605                     i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
3606                 if (parent->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3607                         continue;
3608                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3609                         continue;
3610                 if (parent->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
3611                         continue;
3612                 if (writes &&
3613                     (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_WRITTEN))
3614                         continue;
3615                 if (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ) {
3616                         parent->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_READ;
3617                         touched = true;
3618                 }
3619         }
3620         return touched;
3621 }
3622
3623 /* "parent" is "a state from which we reach the current state", but initially
3624  * it is not the state->parent (i.e. "the state whose straight-line code leads
3625  * to the current state"), instead it is the state that happened to arrive at
3626  * a (prunable) equivalent of the current state.  See comment above
3627  * do_propagate_liveness() for consequences of this.
3628  * This function is just a more efficient way of calling mark_reg_read() or
3629  * mark_stack_slot_read() on each reg in "parent" that is read in "state",
3630  * though it requires that parent != state->parent in the call arguments.
3631  */
3632 static void propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3633                                struct bpf_verifier_state *parent)
3634 {
3635         while (do_propagate_liveness(state, parent)) {
3636                 /* Something changed, so we need to feed those changes onward */
3637                 state = parent;
3638                 parent = state->parent;
3639         }
3640 }
3641
3642 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
3643 {
3644         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
3645         struct bpf_verifier_state_list *sl;
3646         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
3647         int i, err;
3648
3649         sl = env->explored_states[insn_idx];
3650         if (!sl)
3651                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
3652                  * be doing state search here
3653                  */
3654                 return 0;
3655
3656         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3657                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
3658                         /* reached equivalent register/stack state,
3659                          * prune the search.
3660                          * Registers read by the continuation are read by us.
3661                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
3662                          * will prevent corresponding reads in the continuation
3663                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
3664                          * own state will get the read marks recorded, but
3665                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
3666                          * this state and will pop a new one.
3667                          */
3668                         propagate_liveness(&sl->state, cur);
3669                         return 1;
3670                 }
3671                 sl = sl->next;
3672         }
3673
3674         /* there were no equivalent states, remember current one.
3675          * technically the current state is not proven to be safe yet,
3676          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
3677          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
3678          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
3679          */
3680         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
3681         if (!new_sl)
3682                 return -ENOMEM;
3683
3684         /* add new state to the head of linked list */
3685         err = copy_verifier_state(&new_sl->state, cur);
3686         if (err) {
3687                 free_verifier_state(&new_sl->state, false);
3688                 kfree(new_sl);
3689                 return err;
3690         }
3691         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
3692         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
3693         /* connect new state to parentage chain */
3694         cur->parent = &new_sl->state;
3695         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
3696          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
3697          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
3698          * their parent and current state never has children yet.  Only
3699          * explored_states can get read marks.)
3700          */
3701         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
3702                 cur->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
3703         for (i = 0; i < cur->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++)
3704                 if (cur->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
3705                         cur->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
3706         return 0;
3707 }
3708
3709 static int ext_analyzer_insn_hook(struct bpf_verifier_env *env,
3710                                   int insn_idx, int prev_insn_idx)
3711 {
3712         if (!env->analyzer_ops || !env->analyzer_ops->insn_hook)
3713                 return 0;
3714
3715         return env->analyzer_ops->insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3716 }
3717
3718 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
3719 {
3720         struct bpf_verifier_state *state;
3721         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3722         struct bpf_reg_state *regs;
3723         int insn_cnt = env->prog->len;
3724         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
3725         int insn_processed = 0;
3726         bool do_print_state = false;
3727
3728         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
3729         if (!state)
3730                 return -ENOMEM;
3731         env->cur_state = state;
3732         init_reg_state(env, state->regs);
3733         state->parent = NULL;
3734         insn_idx = 0;
3735         for (;;) {
3736                 struct bpf_insn *insn;
3737                 u8 class;
3738                 int err;
3739
3740                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
3741                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
3742                                 insn_idx, insn_cnt);
3743                         return -EFAULT;
3744                 }
3745
3746                 insn = &insns[insn_idx];
3747                 class = BPF_CLASS(insn->code);
3748
3749                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
3750                         verbose(env,
3751                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
3752                                 insn_processed);
3753                         return -E2BIG;
3754                 }
3755
3756                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
3757                 if (err < 0)
3758                         return err;
3759                 if (err == 1) {
3760                         /* found equivalent state, can prune the search */
3761                         if (env->log.level) {
3762                                 if (do_print_state)
3763                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d: safe\n",
3764                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
3765                                 else
3766                                         verbose(env, "%d: safe\n", insn_idx);
3767                         }
3768                         goto process_bpf_exit;
3769                 }
3770
3771                 if (need_resched())
3772                         cond_resched();
3773
3774                 if (env->log.level > 1 || (env->log.level && do_print_state)) {
3775                         if (env->log.level > 1)
3776                                 verbose(env, "%d:", insn_idx);
3777                         else
3778                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d:",
3779                                         prev_insn_idx, insn_idx);
3780                         print_verifier_state(env, state);
3781                         do_print_state = false;
3782                 }
3783
3784                 if (env->log.level) {
3785                         verbose(env, "%d: ", insn_idx);
3786                         print_bpf_insn(verbose, env, insn,
3787                                        env->allow_ptr_leaks);
3788                 }
3789
3790                 err = ext_analyzer_insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3791                 if (err)
3792                         return err;
3793
3794                 regs = cur_regs(env);
3795                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
3796                         err = check_alu_op(env, insn);
3797                         if (err)
3798                                 return err;
3799
3800                 } else if (class == BPF_LDX) {
3801                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
3802
3803                         /* check for reserved fields is already done */
3804
3805                         /* check src operand */
3806                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3807                         if (err)
3808                                 return err;
3809
3810                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3811                         if (err)
3812                                 return err;
3813
3814                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
3815
3816                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
3817                          * the state of dst_reg will be updated by this func
3818                          */
3819                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->src_reg, insn->off,
3820                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
3821                                                insn->dst_reg);
3822                         if (err)
3823                                 return err;
3824
3825                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3826
3827                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
3828                                 /* saw a valid insn
3829                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
3830                                  * save type to validate intersecting paths
3831                                  */
3832                                 *prev_src_type = src_reg_type;
3833
3834                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
3835                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3836                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
3837                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
3838                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
3839                                  * with different pointer types:
3840                                  * src_reg == ctx in one branch and
3841                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
3842                                  * Reject it.
3843                                  */
3844                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
3845                                 return -EINVAL;
3846                         }
3847
3848                 } else if (class == BPF_STX) {
3849                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
3850
3851                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
3852                                 err = check_xadd(env, insn_idx, insn);
3853                                 if (err)
3854                                         return err;
3855                                 insn_idx++;
3856                                 continue;
3857                         }
3858
3859                         /* check src1 operand */
3860                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3861                         if (err)
3862                                 return err;
3863                         /* check src2 operand */
3864                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3865                         if (err)
3866                                 return err;
3867
3868                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
3869
3870                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3871                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3872                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3873                                                insn->src_reg);
3874                         if (err)
3875                                 return err;
3876
3877                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3878
3879                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
3880                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
3881                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
3882                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3883                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
3884                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
3885                                 return -EINVAL;
3886                         }
3887
3888                 } else if (class == BPF_ST) {
3889                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
3890                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
3891                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
3892                                 return -EINVAL;
3893                         }
3894                         /* check src operand */
3895                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3896                         if (err)
3897                                 return err;
3898
3899                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3900                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3901                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3902                                                -1);
3903                         if (err)
3904                                 return err;
3905
3906                 } else if (class == BPF_JMP) {
3907                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3908
3909                         if (opcode == BPF_CALL) {
3910                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3911                                     insn->off != 0 ||
3912                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3913                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3914                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
3915                                         return -EINVAL;
3916                                 }
3917
3918                                 err = check_call(env, insn->imm, insn_idx);
3919                                 if (err)
3920                                         return err;
3921
3922                         } else if (opcode == BPF_JA) {
3923                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3924                                     insn->imm != 0 ||
3925                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3926                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3927                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
3928                                         return -EINVAL;
3929                                 }
3930
3931                                 insn_idx += insn->off + 1;
3932                                 continue;
3933
3934                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
3935                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3936                                     insn->imm != 0 ||
3937                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3938                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3939                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
3940                                         return -EINVAL;
3941                                 }
3942
3943                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
3944                                  * to return the value from eBPF program.
3945                                  * Make sure that it's readable at this time
3946                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
3947                                  * something into it earlier
3948                                  */
3949                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
3950                                 if (err)
3951                                         return err;
3952
3953                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
3954                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
3955                                         return -EACCES;
3956                                 }
3957
3958                                 err = check_return_code(env);
3959                                 if (err)
3960                                         return err;
3961 process_bpf_exit:
3962                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx, &insn_idx);
3963                                 if (err < 0) {
3964                                         if (err != -ENOENT)
3965                                                 return err;
3966                                         break;
3967                                 } else {
3968                                         do_print_state = true;
3969                                         continue;
3970                                 }
3971                         } else {
3972                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
3973                                 if (err)
3974                                         return err;
3975                         }
3976                 } else if (class == BPF_LD) {
3977                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3978
3979                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
3980                                 err = check_ld_abs(env, insn);
3981                                 if (err)
3982                                         return err;
3983
3984                         } else if (mode == BPF_IMM) {
3985                                 err = check_ld_imm(env, insn);
3986                                 if (err)
3987                                         return err;
3988
3989                                 insn_idx++;
3990                         } else {
3991                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
3992                                 return -EINVAL;
3993                         }
3994                 } else {
3995                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
3996                         return -EINVAL;
3997                 }
3998
3999                 insn_idx++;
4000         }
4001
4002         verbose(env, "processed %d insns, stack depth %d\n", insn_processed,
4003                 env->prog->aux->stack_depth);
4004         return 0;
4005 }
4006
4007 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
4008 {
4009         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
4010                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
4011                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
4012                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
4013 }
4014
4015 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
4016                                         struct bpf_map *map,
4017                                         struct bpf_prog *prog)
4018
4019 {
4020         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
4021          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
4022          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
4023          * triggered.
4024          */
4025         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
4026                 if (!check_map_prealloc(map)) {
4027                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
4028                         return -EINVAL;
4029                 }
4030                 if (map->inner_map_meta &&
4031                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
4032                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
4033                         return -EINVAL;
4034                 }
4035         }
4036         return 0;
4037 }
4038
4039 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
4040  * replace them with actual map pointers
4041  */
4042 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
4043 {
4044         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4045         int insn_cnt = env->prog->len;
4046         int i, j, err;
4047
4048         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
4049         if (err)
4050                 return err;
4051
4052         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4053                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
4054                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
4055                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
4056                         return -EINVAL;
4057                 }
4058
4059                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
4060                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
4061                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
4062                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
4063                         return -EINVAL;
4064                 }
4065
4066                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
4067                         struct bpf_map *map;
4068                         struct fd f;
4069
4070                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
4071                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
4072                             insn[1].off != 0) {
4073                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
4074                                 return -EINVAL;
4075                         }
4076
4077                         if (insn->src_reg == 0)
4078                                 /* valid generic load 64-bit imm */
4079                                 goto next_insn;
4080
4081                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
4082                                 verbose(env,
4083                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
4084                                 return -EINVAL;
4085                         }
4086
4087                         f = fdget(insn->imm);
4088                         map = __bpf_map_get(f);
4089                         if (IS_ERR(map)) {
4090                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
4091                                         insn->imm);
4092                                 return PTR_ERR(map);
4093                         }
4094
4095                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
4096                         if (err) {
4097                                 fdput(f);
4098                                 return err;
4099                         }
4100
4101                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
4102                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
4103                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
4104
4105                         /* check whether we recorded this map already */
4106                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
4107                                 if (env->used_maps[j] == map) {
4108                                         fdput(f);
4109                                         goto next_insn;
4110                                 }
4111
4112                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
4113                                 fdput(f);
4114                                 return -E2BIG;
4115                         }
4116
4117                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
4118                          * the map will be released by release_maps() or it
4119                          * will be used by the valid program until it's unloaded
4120                          * and all maps are released in free_bpf_prog_info()
4121                          */
4122                         map = bpf_map_inc(map, false);
4123                         if (IS_ERR(map)) {
4124                                 fdput(f);
4125                                 return PTR_ERR(map);
4126                         }
4127                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
4128
4129                         fdput(f);
4130 next_insn:
4131                         insn++;
4132                         i++;
4133                 }
4134         }
4135
4136         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
4137          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
4138          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
4139          */
4140         return 0;
4141 }
4142
4143 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
4144 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
4145 {
4146         int i;
4147
4148         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
4149                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
4150 }
4151
4152 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
4153 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
4154 {
4155         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4156         int insn_cnt = env->prog->len;
4157         int i;
4158
4159         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
4160                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
4161                         insn->src_reg = 0;
4162 }
4163
4164 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
4165  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
4166  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
4167  */
4168 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
4169                                 u32 off, u32 cnt)
4170 {
4171         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
4172
4173         if (cnt == 1)
4174                 return 0;
4175         new_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * prog_len);
4176         if (!new_data)
4177                 return -ENOMEM;
4178         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
4179         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
4180                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
4181         env->insn_aux_data = new_data;
4182         vfree(old_data);
4183         return 0;
4184 }
4185
4186 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
4187                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
4188 {
4189         struct bpf_prog *new_prog;
4190
4191         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
4192         if (!new_prog)
4193                 return NULL;
4194         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
4195                 return NULL;
4196         return new_prog;
4197 }
4198
4199 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
4200  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
4201  */
4202 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
4203 {
4204         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
4205         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
4206         const int insn_cnt = env->prog->len;
4207         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
4208         struct bpf_prog *new_prog;
4209         enum bpf_access_type type;
4210         bool is_narrower_load;
4211         u32 target_size;
4212
4213         if (ops->gen_prologue) {
4214                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
4215                                         env->prog);
4216                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4217                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4218                         return -EINVAL;
4219                 } else if (cnt) {
4220                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
4221                         if (!new_prog)
4222                                 return -ENOMEM;
4223
4224                         env->prog = new_prog;
4225                         delta += cnt - 1;
4226                 }
4227         }
4228
4229         if (!ops->convert_ctx_access)
4230                 return 0;
4231
4232         insn = env->prog->insnsi + delta;
4233
4234         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4235                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4236                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4237                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4238                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
4239                         type = BPF_READ;
4240                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4241                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4242                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4243                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
4244                         type = BPF_WRITE;
4245                 else
4246                         continue;
4247
4248                 if (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type != PTR_TO_CTX)
4249                         continue;
4250
4251                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
4252                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
4253
4254                 /* If the read access is a narrower load of the field,
4255                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
4256                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
4257                  * we will apply proper mask to the result.
4258                  */
4259                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
4260                 if (is_narrower_load) {
4261                         u32 off = insn->off;
4262                         u8 size_code;
4263
4264                         if (type == BPF_WRITE) {
4265                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
4266                                 return -EINVAL;
4267                         }
4268
4269                         size_code = BPF_H;
4270                         if (ctx_field_size == 4)
4271                                 size_code = BPF_W;
4272                         else if (ctx_field_size == 8)
4273                                 size_code = BPF_DW;
4274
4275                         insn->off = off & ~(ctx_field_size - 1);
4276                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
4277                 }
4278
4279                 target_size = 0;
4280                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
4281                                               &target_size);
4282                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
4283                     (ctx_field_size && !target_size)) {
4284                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4285                         return -EINVAL;
4286                 }
4287
4288                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
4289                         if (ctx_field_size <= 4)
4290                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4291                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4292                         else
4293                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4294                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4295                 }
4296
4297                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
4298                 if (!new_prog)
4299                         return -ENOMEM;
4300
4301                 delta += cnt - 1;
4302
4303                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4304                 env->prog = new_prog;
4305                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4306         }
4307
4308         return 0;
4309 }
4310
4311 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
4312  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
4313  *
4314  * this function is called after eBPF program passed verification
4315  */
4316 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
4317 {
4318         struct bpf_prog *prog = env->prog;
4319         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
4320         const struct bpf_func_proto *fn;
4321         const int insn_cnt = prog->len;
4322         struct bpf_insn insn_buf[16];
4323         struct bpf_prog *new_prog;
4324         struct bpf_map *map_ptr;
4325         int i, cnt, delta = 0;
4326
4327         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4328                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
4329                         continue;
4330
4331                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
4332                         prog->dst_needed = 1;
4333                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
4334                         bpf_user_rnd_init_once();
4335                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
4336                         /* If we tail call into other programs, we
4337                          * cannot make any assumptions since they can
4338                          * be replaced dynamically during runtime in
4339                          * the program array.
4340                          */
4341                         prog->cb_access = 1;
4342                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
4343
4344                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
4345                          * conditional branch in the interpeter for every normal
4346                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
4347                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
4348                          */
4349                         insn->imm = 0;
4350                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
4351                         continue;
4352                 }
4353
4354                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
4355                  * handlers are currently limited to 64 bit only.
4356                  */
4357                 if (ebpf_jit_enabled() && BITS_PER_LONG == 64 &&
4358                     insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem) {
4359                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
4360                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON ||
4361                             !map_ptr->ops->map_gen_lookup)
4362                                 goto patch_call_imm;
4363
4364                         cnt = map_ptr->ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
4365                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4366                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4367                                 return -EINVAL;
4368                         }
4369
4370                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
4371                                                        cnt);
4372                         if (!new_prog)
4373                                 return -ENOMEM;
4374
4375                         delta += cnt - 1;
4376
4377                         /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4378                         env->prog = prog = new_prog;
4379                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4380                         continue;
4381                 }
4382
4383                 if (insn->imm == BPF_FUNC_redirect_map) {
4384                         /* Note, we cannot use prog directly as imm as subsequent
4385                          * rewrites would still change the prog pointer. The only
4386                          * stable address we can use is aux, which also works with
4387                          * prog clones during blinding.
4388                          */
4389                         u64 addr = (unsigned long)prog->aux;
4390                         struct bpf_insn r4_ld[] = {
4391                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_4, addr),
4392                                 *insn,
4393                         };
4394                         cnt = ARRAY_SIZE(r4_ld);
4395
4396                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, r4_ld, cnt);
4397                         if (!new_prog)
4398                                 return -ENOMEM;
4399
4400                         delta    += cnt - 1;
4401                         env->prog = prog = new_prog;
4402                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4403                 }
4404 patch_call_imm:
4405                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm);
4406                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
4407                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
4408                  */
4409                 if (!fn->func) {
4410                         verbose(env,
4411                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
4412                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
4413                         return -EFAULT;
4414                 }
4415                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
4416         }
4417
4418         return 0;
4419 }
4420
4421 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
4422 {
4423         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
4424         int i;
4425
4426         if (!env->explored_states)
4427                 return;
4428
4429         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
4430                 sl = env->explored_states[i];
4431
4432                 if (sl)
4433                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
4434                                 sln = sl->next;
4435                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
4436                                 kfree(sl);
4437                                 sl = sln;
4438                         }
4439         }
4440
4441         kfree(env->explored_states);
4442 }
4443
4444 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
4445 {
4446         struct bpf_verifier_env *env;
4447         struct bpf_verifer_log *log;
4448         int ret = -EINVAL;
4449
4450         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
4451          * allocate/free it every time bpf_check() is called
4452          */
4453         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
4454         if (!env)
4455                 return -ENOMEM;
4456         log = &env->log;
4457
4458         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
4459                                      (*prog)->len);
4460         ret = -ENOMEM;
4461         if (!env->insn_aux_data)
4462                 goto err_free_env;
4463         env->prog = *prog;
4464         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
4465
4466         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
4467         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
4468
4469         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
4470                 /* user requested verbose verifier output
4471                  * and supplied buffer to store the verification trace
4472                  */
4473                 log->level = attr->log_level;
4474                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
4475                 log->len_total = attr->log_size;
4476
4477                 ret = -EINVAL;
4478                 /* log attributes have to be sane */
4479                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 8 ||
4480                     !log->level || !log->ubuf)
4481                         goto err_unlock;
4482         }
4483
4484         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
4485         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
4486                 env->strict_alignment = true;
4487
4488         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
4489         if (ret < 0)
4490                 goto skip_full_check;
4491
4492         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
4493                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
4494                                        GFP_USER);
4495         ret = -ENOMEM;
4496         if (!env->explored_states)
4497                 goto skip_full_check;
4498
4499         ret = check_cfg(env);
4500         if (ret < 0)
4501                 goto skip_full_check;
4502
4503         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
4504
4505         ret = do_check(env);
4506         free_verifier_state(env->cur_state, true);
4507         env->cur_state = NULL;
4508
4509 skip_full_check:
4510         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
4511         free_states(env);
4512
4513         if (ret == 0)
4514                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
4515                 ret = convert_ctx_accesses(env);
4516
4517         if (ret == 0)
4518                 ret = fixup_bpf_calls(env);
4519
4520         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
4521                 ret = -ENOSPC;
4522         if (log->level && !log->ubuf) {
4523                 ret = -EFAULT;
4524                 goto err_release_maps;
4525         }
4526
4527         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
4528                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
4529                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
4530                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
4531                                                           GFP_KERNEL);
4532
4533                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
4534                         ret = -ENOMEM;
4535                         goto err_release_maps;
4536                 }
4537
4538                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
4539                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
4540                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
4541
4542                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
4543                  * bpf_ld_imm64 instructions
4544                  */
4545                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
4546         }
4547
4548 err_release_maps:
4549         if (!env->prog->aux->used_maps)
4550                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
4551                  * them now. Otherwise free_bpf_prog_info() will release them.
4552                  */
4553                 release_maps(env);
4554         *prog = env->prog;
4555 err_unlock:
4556         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
4557         vfree(env->insn_aux_data);
4558 err_free_env:
4559         kfree(env);
4560         return ret;
4561 }
4562
4563 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_analyzer_ops[] = {
4564         [BPF_PROG_TYPE_XDP]             = &xdp_analyzer_ops,
4565         [BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS]       = &tc_cls_act_analyzer_ops,
4566 };
4567
4568 int bpf_analyzer(struct bpf_prog *prog, const struct bpf_ext_analyzer_ops *ops,
4569                  void *priv)
4570 {
4571         struct bpf_verifier_env *env;
4572         int ret;
4573
4574         if (prog->type >= ARRAY_SIZE(bpf_analyzer_ops) ||
4575             !bpf_analyzer_ops[prog->type])
4576                 return -EOPNOTSUPP;
4577
4578         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
4579         if (!env)
4580                 return -ENOMEM;
4581
4582         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
4583                                      prog->len);
4584         ret = -ENOMEM;
4585         if (!env->insn_aux_data)
4586                 goto err_free_env;
4587         env->prog = prog;
4588         env->ops = bpf_analyzer_ops[env->prog->type];
4589         env->analyzer_ops = ops;
4590         env->analyzer_priv = priv;
4591
4592         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
4593         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
4594
4595         env->strict_alignment = false;
4596         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
4597                 env->strict_alignment = true;
4598
4599         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
4600                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
4601                                        GFP_KERNEL);
4602         ret = -ENOMEM;
4603         if (!env->explored_states)
4604                 goto skip_full_check;
4605
4606         ret = check_cfg(env);
4607         if (ret < 0)
4608                 goto skip_full_check;
4609
4610         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
4611
4612         ret = do_check(env);
4613         free_verifier_state(env->cur_state, true);
4614         env->cur_state = NULL;
4615
4616 skip_full_check:
4617         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
4618         free_states(env);
4619
4620         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
4621         vfree(env->insn_aux_data);
4622 err_free_env:
4623         kfree(env);
4624         return ret;
4625 }
4626 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_analyzer);