kernel/bpf/verifier.c

   1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
   2  * Copyright (c) 2016 Facebook
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
   6  * License as published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  */
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/types.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/bpf.h>
  17 #include <linux/bpf_verifier.h>
  18 #include <linux/filter.h>
  19 #include <net/netlink.h>
  20 #include <linux/file.h>
  21 #include <linux/vmalloc.h>
  22 #include <linux/stringify.h>
  23
  24 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
  25  * instruction by instruction and updates register/stack state.
  26  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
  27  *
  28  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
  29  * It rejects the following programs:
  30  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
  31  * - if loop is present (detected via back-edge)
  32  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
  33  * - out of bounds or malformed jumps
  34  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
  35  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
  36  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
  37  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
  38  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
  39  *
  40  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
  41  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
  42  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
  43  * copied to R1.
  44  *
  45  * All registers are 64-bit.
  46  * R0 - return register
  47  * R1-R5 argument passing registers
  48  * R6-R9 callee saved registers
  49  * R10 - frame pointer read-only
  50  *
  51  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
  52  * and has type PTR_TO_CTX.
  53  *
  54  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
  55  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
  56  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
  57  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
  58  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
  59  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
  60  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
  61  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
  62  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
  63  *
  64  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
  65  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
  66  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
  67  *
  68  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
  69  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK. These are three pointer
  70  * types recognized by check_mem_access() function.
  71  *
  72  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
  73  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
  74  *
  75  * registers used to pass values to function calls are checked against
  76  * function argument constraints.
  77  *
  78  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
  79  * It means that the register type passed to this function must be
  80  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
  81  * 'pointer to map element key'
  82  *
  83  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
  84  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
  85  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
  86  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
  87  *
  88  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
  89  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
  90  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
  91  * the helper function as a pointer to map element key.
  92  *
  93  * On the kernel side the helper function looks like:
  94  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
  95  * {
  96  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
  97  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
  98  *    void *value;
  99  *
 100  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
 101  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
 102  *    the stack of eBPF program.
 103  * }
 104  *
 105  * Corresponding eBPF program may look like:
 106  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
 107  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
 108  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
 109  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
 110  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
 111  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
 112  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
 113  *
 114  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
 115  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
 116  * and were initialized prior to this call.
 117  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
 118  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
 119  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
 120  * returns ether pointer to map value or NULL.
 121  *
 122  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
 123  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
 124  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
 125  * branch. See check_cond_jmp_op().
 126  *
 127  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
 128  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
 129  */
 130
 131 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
 132 struct bpf_verifier_stack_elem {
 133         /* verifer state is 'st'
 134          * before processing instruction 'insn_idx'
 135          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
 136          */
 137         struct bpf_verifier_state st;
 138         int insn_idx;
 139         int prev_insn_idx;
 140         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
 141 };
 142
 143 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      131072
 144 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
 145
 146 #define BPF_MAP_PTR_POISON ((void *)0xeB9F + POISON_POINTER_DELTA)
 147
 148 struct bpf_call_arg_meta {
 149         struct bpf_map *map_ptr;
 150         bool raw_mode;
 151         bool pkt_access;
 152         int regno;
 153         int access_size;
 154 };
 155
 156 /* verbose verifier prints what it's seeing
 157  * bpf_check() is called under lock, so no race to access these global vars
 158  */
 159 static u32 log_level, log_size, log_len;
 160 static char *log_buf;
 161
 162 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
 163
 164 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
 165  * verbose() is used to dump the verification trace to the log, so the user
 166  * can figure out what's wrong with the program
 167  */
 168 static __printf(1, 2) void verbose(const char *fmt, ...)
 169 {
 170         va_list args;
 171
 172         if (log_level == 0 || log_len >= log_size - 1)
 173                 return;
 174
 175         va_start(args, fmt);
 176         log_len += vscnprintf(log_buf + log_len, log_size - log_len, fmt, args);
 177         va_end(args);
 178 }
 179
 180 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
 181 static const char * const reg_type_str[] = {
 182         [NOT_INIT]              = "?",
 183         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
 184         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
 185         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
 186         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
 187         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
 188         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
 189         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
 190         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
 191 };
 192
 193 #define __BPF_FUNC_STR_FN(x) [BPF_FUNC_ ## x] = __stringify(bpf_ ## x)
 194 static const char * const func_id_str[] = {
 195         __BPF_FUNC_MAPPER(__BPF_FUNC_STR_FN)
 196 };
 197 #undef __BPF_FUNC_STR_FN
 198
 199 static const char *func_id_name(int id)
 200 {
 201         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(func_id_str) != __BPF_FUNC_MAX_ID);
 202
 203         if (id >= 0 && id < __BPF_FUNC_MAX_ID && func_id_str[id])
 204                 return func_id_str[id];
 205         else
 206                 return "unknown";
 207 }
 208
 209 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state)
 210 {
 211         struct bpf_reg_state *reg;
 212         enum bpf_reg_type t;
 213         int i;
 214
 215         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 216                 reg = &state->regs[i];
 217                 t = reg->type;
 218                 if (t == NOT_INIT)
 219                         continue;
 220                 verbose(" R%d=%s", i, reg_type_str[t]);
 221                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
 222                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
 223                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
 224                         verbose("%lld", reg->var_off.value + reg->off);
 225                 } else {
 226                         verbose("(id=%d", reg->id);
 227                         if (t != SCALAR_VALUE)
 228                                 verbose(",off=%d", reg->off);
 229                         if (t == PTR_TO_PACKET)
 230                                 verbose(",r=%d", reg->range);
 231                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
 232                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
 233                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
 234                                 verbose(",ks=%d,vs=%d",
 235                                         reg->map_ptr->key_size,
 236                                         reg->map_ptr->value_size);
 237                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
 238                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
 239                                  * could be a pointer whose offset is too big
 240                                  * for reg->off
 241                                  */
 242                                 verbose(",imm=%llx", reg->var_off.value);
 243                         } else {
 244                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
 245                                     reg->smin_value != S64_MIN)
 246                                         verbose(",smin_value=%lld",
 247                                                 (long long)reg->smin_value);
 248                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
 249                                     reg->smax_value != S64_MAX)
 250                                         verbose(",smax_value=%lld",
 251                                                 (long long)reg->smax_value);
 252                                 if (reg->umin_value != 0)
 253                                         verbose(",umin_value=%llu",
 254                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
 255                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
 256                                         verbose(",umax_value=%llu",
 257                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
 258                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
 259                                         char tn_buf[48];
 260
 261                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
 262                                         verbose(",var_off=%s", tn_buf);
 263                                 }
 264                         }
 265                         verbose(")");
 266                 }
 267         }
 268         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
 269                 if (state->stack_slot_type[i] == STACK_SPILL)
 270                         verbose(" fp%d=%s", -MAX_BPF_STACK + i,
 271                                 reg_type_str[state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE].type]);
 272         }
 273         verbose("\n");
 274 }
 275
 276 static const char *const bpf_class_string[] = {
 277         [BPF_LD]    = "ld",
 278         [BPF_LDX]   = "ldx",
 279         [BPF_ST]    = "st",
 280         [BPF_STX]   = "stx",
 281         [BPF_ALU]   = "alu",
 282         [BPF_JMP]   = "jmp",
 283         [BPF_RET]   = "BUG",
 284         [BPF_ALU64] = "alu64",
 285 };
 286
 287 static const char *const bpf_alu_string[16] = {
 288         [BPF_ADD >> 4]  = "+=",
 289         [BPF_SUB >> 4]  = "-=",
 290         [BPF_MUL >> 4]  = "*=",
 291         [BPF_DIV >> 4]  = "/=",
 292         [BPF_OR  >> 4]  = "|=",
 293         [BPF_AND >> 4]  = "&=",
 294         [BPF_LSH >> 4]  = "<<=",
 295         [BPF_RSH >> 4]  = ">>=",
 296         [BPF_NEG >> 4]  = "neg",
 297         [BPF_MOD >> 4]  = "%=",
 298         [BPF_XOR >> 4]  = "^=",
 299         [BPF_MOV >> 4]  = "=",
 300         [BPF_ARSH >> 4] = "s>>=",
 301         [BPF_END >> 4]  = "endian",
 302 };
 303
 304 static const char *const bpf_ldst_string[] = {
 305         [BPF_W >> 3]  = "u32",
 306         [BPF_H >> 3]  = "u16",
 307         [BPF_B >> 3]  = "u8",
 308         [BPF_DW >> 3] = "u64",
 309 };
 310
 311 static const char *const bpf_jmp_string[16] = {
 312         [BPF_JA >> 4]   = "jmp",
 313         [BPF_JEQ >> 4]  = "==",
 314         [BPF_JGT >> 4]  = ">",
 315         [BPF_JLT >> 4]  = "<",
 316         [BPF_JGE >> 4]  = ">=",
 317         [BPF_JLE >> 4]  = "<=",
 318         [BPF_JSET >> 4] = "&",
 319         [BPF_JNE >> 4]  = "!=",
 320         [BPF_JSGT >> 4] = "s>",
 321         [BPF_JSLT >> 4] = "s<",
 322         [BPF_JSGE >> 4] = "s>=",
 323         [BPF_JSLE >> 4] = "s<=",
 324         [BPF_CALL >> 4] = "call",
 325         [BPF_EXIT >> 4] = "exit",
 326 };
 327
 328 static void print_bpf_insn(const struct bpf_verifier_env *env,
 329                            const struct bpf_insn *insn)
 330 {
 331         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
 332
 333         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
 334                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X)
 335                         verbose("(%02x) %sr%d %s %sr%d\n",
 336                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 337                                 insn->dst_reg,
 338                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 339                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 340                                 insn->src_reg);
 341                 else
 342                         verbose("(%02x) %sr%d %s %s%d\n",
 343                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 344                                 insn->dst_reg,
 345                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 346                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 347                                 insn->imm);
 348         } else if (class == BPF_STX) {
 349                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_MEM)
 350                         verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = r%d\n",
 351                                 insn->code,
 352                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 353                                 insn->dst_reg,
 354                                 insn->off, insn->src_reg);
 355                 else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD)
 356                         verbose("(%02x) lock *(%s *)(r%d %+d) += r%d\n",
 357                                 insn->code,
 358                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 359                                 insn->dst_reg, insn->off,
 360                                 insn->src_reg);
 361                 else
 362                         verbose("BUG_%02x\n", insn->code);
 363         } else if (class == BPF_ST) {
 364                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 365                         verbose("BUG_st_%02x\n", insn->code);
 366                         return;
 367                 }
 368                 verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = %d\n",
 369                         insn->code,
 370                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 371                         insn->dst_reg,
 372                         insn->off, insn->imm);
 373         } else if (class == BPF_LDX) {
 374                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 375                         verbose("BUG_ldx_%02x\n", insn->code);
 376                         return;
 377                 }
 378                 verbose("(%02x) r%d = *(%s *)(r%d %+d)\n",
 379                         insn->code, insn->dst_reg,
 380                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 381                         insn->src_reg, insn->off);
 382         } else if (class == BPF_LD) {
 383                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) {
 384                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[%d]\n",
 385                                 insn->code,
 386                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 387                                 insn->imm);
 388                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND) {
 389                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[r%d + %d]\n",
 390                                 insn->code,
 391                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 392                                 insn->src_reg, insn->imm);
 393                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IMM &&
 394                            BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW) {
 395                         /* At this point, we already made sure that the second
 396                          * part of the ldimm64 insn is accessible.
 397                          */
 398                         u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
 399                         bool map_ptr = insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD;
 400
 401                         if (map_ptr && !env->allow_ptr_leaks)
 402                                 imm = 0;
 403
 404                         verbose("(%02x) r%d = 0x%llx\n", insn->code,
 405                                 insn->dst_reg, (unsigned long long)imm);
 406                 } else {
 407                         verbose("BUG_ld_%02x\n", insn->code);
 408                         return;
 409                 }
 410         } else if (class == BPF_JMP) {
 411                 u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
 412
 413                 if (opcode == BPF_CALL) {
 414                         verbose("(%02x) call %s#%d\n", insn->code,
 415                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
 416                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_JA)) {
 417                         verbose("(%02x) goto pc%+d\n",
 418                                 insn->code, insn->off);
 419                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_EXIT)) {
 420                         verbose("(%02x) exit\n", insn->code);
 421                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
 422                         verbose("(%02x) if r%d %s r%d goto pc%+d\n",
 423                                 insn->code, insn->dst_reg,
 424                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 425                                 insn->src_reg, insn->off);
 426                 } else {
 427                         verbose("(%02x) if r%d %s 0x%x goto pc%+d\n",
 428                                 insn->code, insn->dst_reg,
 429                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 430                                 insn->imm, insn->off);
 431                 }
 432         } else {
 433                 verbose("(%02x) %s\n", insn->code, bpf_class_string[class]);
 434         }
 435 }
 436
 437 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx)
 438 {
 439         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 440         int insn_idx;
 441
 442         if (env->head == NULL)
 443                 return -1;
 444
 445         memcpy(&env->cur_state, &env->head->st, sizeof(env->cur_state));
 446         insn_idx = env->head->insn_idx;
 447         if (prev_insn_idx)
 448                 *prev_insn_idx = env->head->prev_insn_idx;
 449         elem = env->head->next;
 450         kfree(env->head);
 451         env->head = elem;
 452         env->stack_size--;
 453         return insn_idx;
 454 }
 455
 456 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
 457                                              int insn_idx, int prev_insn_idx)
 458 {
 459         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 460
 461         elem = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
 462         if (!elem)
 463                 goto err;
 464
 465         memcpy(&elem->st, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
 466         elem->insn_idx = insn_idx;
 467         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
 468         elem->next = env->head;
 469         env->head = elem;
 470         env->stack_size++;
 471         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
 472                 verbose("BPF program is too complex\n");
 473                 goto err;
 474         }
 475         return &elem->st;
 476 err:
 477         /* pop all elements and return */
 478         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
 479         return NULL;
 480 }
 481
 482 #define CALLER_SAVED_REGS 6
 483 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
 484         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
 485 };
 486
 487 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
 488
 489 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
 490  * known to have the value @imm.
 491  */
 492 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
 493 {
 494         reg->id = 0;
 495         reg->var_off = tnum_const(imm);
 496         reg->smin_value = (s64)imm;
 497         reg->smax_value = (s64)imm;
 498         reg->umin_value = imm;
 499         reg->umax_value = imm;
 500 }
 501
 502 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
 503  * used only on registers holding a pointer type.
 504  */
 505 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
 506 {
 507         __mark_reg_known(reg, 0);
 508 }
 509
 510 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 511 {
 512         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
 513                 verbose("mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
 514                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
 515                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
 516                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
 517                 return;
 518         }
 519         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
 520 }
 521
 522 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
 523 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
 524 {
 525         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
 526         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
 527                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
 528         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
 529         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
 530                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
 531         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
 532         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
 533                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
 534 }
 535
 536 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
 537 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
 538 {
 539         /* Learn sign from signed bounds.
 540          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
 541          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
 542          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
 543          */
 544         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
 545                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
 546                                                           reg->umin_value);
 547                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
 548                                                           reg->umax_value);
 549                 return;
 550         }
 551         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
 552          * boundary, so we must be careful.
 553          */
 554         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
 555                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
 556                  * is positive, hence safe.
 557                  */
 558                 reg->smin_value = reg->umin_value;
 559                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
 560                                                           reg->umax_value);
 561         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
 562                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
 563                  * is negative, hence safe.
 564                  */
 565                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
 566                                                           reg->umin_value);
 567                 reg->smax_value = reg->umax_value;
 568         }
 569 }
 570
 571 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
 572 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
 573 {
 574         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
 575                                       tnum_range(reg->umin_value,
 576                                                  reg->umax_value));
 577 }
 578
 579 /* Reset the min/max bounds of a register */
 580 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
 581 {
 582         reg->smin_value = S64_MIN;
 583         reg->smax_value = S64_MAX;
 584         reg->umin_value = 0;
 585         reg->umax_value = U64_MAX;
 586 }
 587
 588 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
 589 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
 590 {
 591         reg->type = SCALAR_VALUE;
 592         reg->id = 0;
 593         reg->off = 0;
 594         reg->var_off = tnum_unknown;
 595         __mark_reg_unbounded(reg);
 596 }
 597
 598 static void mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 599 {
 600         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
 601                 verbose("mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
 602                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
 603                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
 604                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
 605                 return;
 606         }
 607         __mark_reg_unknown(regs + regno);
 608 }
 609
 610 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
 611 {
 612         __mark_reg_unknown(reg);
 613         reg->type = NOT_INIT;
 614 }
 615
 616 static void mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 617 {
 618         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
 619                 verbose("mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
 620                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
 621                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
 622                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
 623                 return;
 624         }
 625         __mark_reg_not_init(regs + regno);
 626 }
 627
 628 static void init_reg_state(struct bpf_reg_state *regs)
 629 {
 630         int i;
 631
 632         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 633                 mark_reg_not_init(regs, i);
 634                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
 635         }
 636
 637         /* frame pointer */
 638         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
 639         mark_reg_known_zero(regs, BPF_REG_FP);
 640
 641         /* 1st arg to a function */
 642         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
 643         mark_reg_known_zero(regs, BPF_REG_1);
 644 }
 645
 646 enum reg_arg_type {
 647         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
 648         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
 649         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
 650 };
 651
 652 static void mark_reg_read(const struct bpf_verifier_state *state, u32 regno)
 653 {
 654         struct bpf_verifier_state *parent = state->parent;
 655
 656         while (parent) {
 657                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
 658                 if (state->regs[regno].live & REG_LIVE_WRITTEN)
 659                         break;
 660                 /* ... then we depend on parent's value */
 661                 parent->regs[regno].live |= REG_LIVE_READ;
 662                 state = parent;
 663                 parent = state->parent;
 664         }
 665 }
 666
 667 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
 668                          enum reg_arg_type t)
 669 {
 670         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 671
 672         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
 673                 verbose("R%d is invalid\n", regno);
 674                 return -EINVAL;
 675         }
 676
 677         if (t == SRC_OP) {
 678                 /* check whether register used as source operand can be read */
 679                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
 680                         verbose("R%d !read_ok\n", regno);
 681                         return -EACCES;
 682                 }
 683                 mark_reg_read(&env->cur_state, regno);
 684         } else {
 685                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
 686                 if (regno == BPF_REG_FP) {
 687                         verbose("frame pointer is read only\n");
 688                         return -EACCES;
 689                 }
 690                 regs[regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
 691                 if (t == DST_OP)
 692                         mark_reg_unknown(regs, regno);
 693         }
 694         return 0;
 695 }
 696
 697 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
 698 {
 699         switch (type) {
 700         case PTR_TO_MAP_VALUE:
 701         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
 702         case PTR_TO_STACK:
 703         case PTR_TO_CTX:
 704         case PTR_TO_PACKET:
 705         case PTR_TO_PACKET_END:
 706         case CONST_PTR_TO_MAP:
 707                 return true;
 708         default:
 709                 return false;
 710         }
 711 }
 712
 713 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
 714  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
 715  */
 716 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_state *state, int off,
 717                              int size, int value_regno)
 718 {
 719         int i, spi = (MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE;
 720         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
 721          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
 722          */
 723
 724         if (value_regno >= 0 &&
 725             is_spillable_regtype(state->regs[value_regno].type)) {
 726
 727                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
 728                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 729                         verbose("invalid size of register spill\n");
 730                         return -EACCES;
 731                 }
 732
 733                 /* save register state */
 734                 state->spilled_regs[spi] = state->regs[value_regno];
 735                 state->spilled_regs[spi].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
 736
 737                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
 738                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_SPILL;
 739         } else {
 740                 /* regular write of data into stack */
 741                 state->spilled_regs[spi] = (struct bpf_reg_state) {};
 742
 743                 for (i = 0; i < size; i++)
 744                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_MISC;
 745         }
 746         return 0;
 747 }
 748
 749 static void mark_stack_slot_read(const struct bpf_verifier_state *state, int slot)
 750 {
 751         struct bpf_verifier_state *parent = state->parent;
 752
 753         while (parent) {
 754                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
 755                 if (state->spilled_regs[slot].live & REG_LIVE_WRITTEN)
 756                         break;
 757                 /* ... then we depend on parent's value */
 758                 parent->spilled_regs[slot].live |= REG_LIVE_READ;
 759                 state = parent;
 760                 parent = state->parent;
 761         }
 762 }
 763
 764 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_state *state, int off, int size,
 765                             int value_regno)
 766 {
 767         u8 *slot_type;
 768         int i, spi;
 769
 770         slot_type = &state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off];
 771
 772         if (slot_type[0] == STACK_SPILL) {
 773                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 774                         verbose("invalid size of register spill\n");
 775                         return -EACCES;
 776                 }
 777                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
 778                         if (slot_type[i] != STACK_SPILL) {
 779                                 verbose("corrupted spill memory\n");
 780                                 return -EACCES;
 781                         }
 782                 }
 783
 784                 spi = (MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE;
 785
 786                 if (value_regno >= 0) {
 787                         /* restore register state from stack */
 788                         state->regs[value_regno] = state->spilled_regs[spi];
 789                         mark_stack_slot_read(state, spi);
 790                 }
 791                 return 0;
 792         } else {
 793                 for (i = 0; i < size; i++) {
 794                         if (slot_type[i] != STACK_MISC) {
 795                                 verbose("invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
 796                                         off, i, size);
 797                                 return -EACCES;
 798                         }
 799                 }
 800                 if (value_regno >= 0)
 801                         /* have read misc data from the stack */
 802                         mark_reg_unknown(state->regs, value_regno);
 803                 return 0;
 804         }
 805 }
 806
 807 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
 808 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 809                             int size)
 810 {
 811         struct bpf_map *map = env->cur_state.regs[regno].map_ptr;
 812
 813         if (off < 0 || size <= 0 || off + size > map->value_size) {
 814                 verbose("invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
 815                         map->value_size, off, size);
 816                 return -EACCES;
 817         }
 818         return 0;
 819 }
 820
 821 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
 822 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
 823                                 int off, int size)
 824 {
 825         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 826         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
 827         int err;
 828
 829         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
 830          * need to try adding each of min_value and max_value to off
 831          * to make sure our theoretical access will be safe.
 832          */
 833         if (log_level)
 834                 print_verifier_state(state);
 835         /* If the offset is variable, we will need to be stricter in state
 836          * pruning from now on.
 837          */
 838         if (!tnum_is_const(reg->var_off))
 839                 env->varlen_map_value_access = true;
 840         /* The minimum value is only important with signed
 841          * comparisons where we can't assume the floor of a
 842          * value is 0.  If we are using signed variables for our
 843          * index'es we need to make sure that whatever we use
 844          * will have a set floor within our range.
 845          */
 846         if (reg->smin_value < 0) {
 847                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
 848                         regno);
 849                 return -EACCES;
 850         }
 851         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size);
 852         if (err) {
 853                 verbose("R%d min value is outside of the array range\n", regno);
 854                 return err;
 855         }
 856
 857         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
 858          * sure we won't do bad things.
 859          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
 860          */
 861         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
 862                 verbose("R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
 863                         regno);
 864                 return -EACCES;
 865         }
 866         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size);
 867         if (err)
 868                 verbose("R%d max value is outside of the array range\n", regno);
 869         return err;
 870 }
 871
 872 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
 873
 874 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
 875                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
 876                                        enum bpf_access_type t)
 877 {
 878         switch (env->prog->type) {
 879         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
 880         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
 881                 /* dst_input() and dst_output() can't write for now */
 882                 if (t == BPF_WRITE)
 883                         return false;
 884                 /* fallthrough */
 885         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
 886         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
 887         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
 888         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
 889         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
 890                 if (meta)
 891                         return meta->pkt_access;
 892
 893                 env->seen_direct_write = true;
 894                 return true;
 895         default:
 896                 return false;
 897         }
 898 }
 899
 900 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
 901                                  int off, int size)
 902 {
 903         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 904         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
 905
 906         if (off < 0 || size <= 0 || (u64)off + size > reg->range) {
 907                 verbose("invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
 908                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
 909                 return -EACCES;
 910         }
 911         return 0;
 912 }
 913
 914 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 915                                int size)
 916 {
 917         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 918         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
 919         int err;
 920
 921         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
 922          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
 923          * offset.
 924          */
 925
 926         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
 927          * detail to prove they're safe.
 928          */
 929         if (reg->smin_value < 0) {
 930                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
 931                         regno);
 932                 return -EACCES;
 933         }
 934         err = __check_packet_access(env, regno, off, size);
 935         if (err) {
 936                 verbose("R%d offset is outside of the packet\n", regno);
 937                 return err;
 938         }
 939         return err;
 940 }
 941
 942 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
 943 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
 944                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
 945 {
 946         struct bpf_insn_access_aux info = {
 947                 .reg_type = *reg_type,
 948         };
 949
 950         /* for analyzer ctx accesses are already validated and converted */
 951         if (env->analyzer_ops)
 952                 return 0;
 953
 954         if (env->prog->aux->ops->is_valid_access &&
 955             env->prog->aux->ops->is_valid_access(off, size, t, &info)) {
 956                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
 957                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
 958                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
 959                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
 960                  * will only allow for whole field access and rejects any other
 961                  * type of narrower access.
 962                  */
 963                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
 964                 *reg_type = info.reg_type;
 965
 966                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
 967                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
 968                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
 969                 return 0;
 970         }
 971
 972         verbose("invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
 973         return -EACCES;
 974 }
 975
 976 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
 977                                const struct bpf_reg_state *reg)
 978 {
 979         if (allow_ptr_leaks)
 980                 return false;
 981
 982         return reg->type != SCALAR_VALUE;
 983 }
 984
 985 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
 986 {
 987         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, &env->cur_state.regs[regno]);
 988 }
 989
 990 static int check_pkt_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
 991                                    int off, int size, bool strict)
 992 {
 993         struct tnum reg_off;
 994         int ip_align;
 995
 996         /* Byte size accesses are always allowed. */
 997         if (!strict || size == 1)
 998                 return 0;
 999
1000         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
1001          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
1002          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
1003          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
1004          * to this code only in strict mode where we want to emulate
1005          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
1006          * unconditional IP align value of '2'.
1007          */
1008         ip_align = 2;
1009
1010         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
1011         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1012                 char tn_buf[48];
1013
1014                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1015                 verbose("misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
1016                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
1017                 return -EACCES;
1018         }
1019
1020         return 0;
1021 }
1022
1023 static int check_generic_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
1024                                        const char *pointer_desc,
1025                                        int off, int size, bool strict)
1026 {
1027         struct tnum reg_off;
1028
1029         /* Byte size accesses are always allowed. */
1030         if (!strict || size == 1)
1031                 return 0;
1032
1033         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
1034         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1035                 char tn_buf[48];
1036
1037                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1038                 verbose("misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
1039                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
1040                 return -EACCES;
1041         }
1042
1043         return 0;
1044 }
1045
1046 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1047                                const struct bpf_reg_state *reg,
1048                                int off, int size)
1049 {
1050         bool strict = env->strict_alignment;
1051         const char *pointer_desc = "";
1052
1053         switch (reg->type) {
1054         case PTR_TO_PACKET:
1055                 /* special case, because of NET_IP_ALIGN */
1056                 return check_pkt_ptr_alignment(reg, off, size, strict);
1057         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1058                 pointer_desc = "value ";
1059                 break;
1060         case PTR_TO_CTX:
1061                 pointer_desc = "context ";
1062                 break;
1063         case PTR_TO_STACK:
1064                 pointer_desc = "stack ";
1065                 break;
1066         default:
1067                 break;
1068         }
1069         return check_generic_ptr_alignment(reg, pointer_desc, off, size, strict);
1070 }
1071
1072 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
1073  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
1074  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
1075  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
1076  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
1077  */
1078 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno, int off,
1079                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
1080                             int value_regno)
1081 {
1082         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1083         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
1084         int size, err = 0;
1085
1086         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
1087         if (size < 0)
1088                 return size;
1089
1090         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
1091         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size);
1092         if (err)
1093                 return err;
1094
1095         /* for access checks, reg->off is just part of off */
1096         off += reg->off;
1097
1098         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
1099                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1100                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1101                         verbose("R%d leaks addr into map\n", value_regno);
1102                         return -EACCES;
1103                 }
1104
1105                 err = check_map_access(env, regno, off, size);
1106                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1107                         mark_reg_unknown(state->regs, value_regno);
1108
1109         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
1110                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
1111
1112                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1113                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1114                         verbose("R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
1115                         return -EACCES;
1116                 }
1117                 /* ctx accesses must be at a fixed offset, so that we can
1118                  * determine what type of data were returned.
1119                  */
1120                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1121                         char tn_buf[48];
1122
1123                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1124                         verbose("variable ctx access var_off=%s off=%d size=%d",
1125                                 tn_buf, off, size);
1126                         return -EACCES;
1127                 }
1128                 off += reg->var_off.value;
1129                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
1130                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
1131                         /* ctx access returns either a scalar, or a
1132                          * PTR_TO_PACKET[_END].  In the latter case, we know
1133                          * the offset is zero.
1134                          */
1135                         if (reg_type == SCALAR_VALUE)
1136                                 mark_reg_unknown(state->regs, value_regno);
1137                         else
1138                                 mark_reg_known_zero(state->regs, value_regno);
1139                         state->regs[value_regno].id = 0;
1140                         state->regs[value_regno].off = 0;
1141                         state->regs[value_regno].range = 0;
1142                         state->regs[value_regno].type = reg_type;
1143                 }
1144
1145         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
1146                 /* stack accesses must be at a fixed offset, so that we can
1147                  * determine what type of data were returned.
1148                  * See check_stack_read().
1149                  */
1150                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1151                         char tn_buf[48];
1152
1153                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1154                         verbose("variable stack access var_off=%s off=%d size=%d",
1155                                 tn_buf, off, size);
1156                         return -EACCES;
1157                 }
1158                 off += reg->var_off.value;
1159                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
1160                         verbose("invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
1161                         return -EACCES;
1162                 }
1163
1164                 if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1165                         env->prog->aux->stack_depth = -off;
1166
1167                 if (t == BPF_WRITE) {
1168                         if (!env->allow_ptr_leaks &&
1169                             state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off] == STACK_SPILL &&
1170                             size != BPF_REG_SIZE) {
1171                                 verbose("attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
1172                                 return -EACCES;
1173                         }
1174                         err = check_stack_write(state, off, size, value_regno);
1175                 } else {
1176                         err = check_stack_read(state, off, size, value_regno);
1177                 }
1178         } else if (reg->type == PTR_TO_PACKET) {
1179                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
1180                         verbose("cannot write into packet\n");
1181                         return -EACCES;
1182                 }
1183                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1184                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1185                         verbose("R%d leaks addr into packet\n", value_regno);
1186                         return -EACCES;
1187                 }
1188                 err = check_packet_access(env, regno, off, size);
1189                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1190                         mark_reg_unknown(state->regs, value_regno);
1191         } else {
1192                 verbose("R%d invalid mem access '%s'\n",
1193                         regno, reg_type_str[reg->type]);
1194                 return -EACCES;
1195         }
1196
1197         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
1198             state->regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
1199                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
1200                 state->regs[value_regno].var_off = tnum_cast(
1201                                         state->regs[value_regno].var_off, size);
1202                 __update_reg_bounds(&state->regs[value_regno]);
1203         }
1204         return err;
1205 }
1206
1207 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
1208 {
1209         int err;
1210
1211         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
1212             insn->imm != 0) {
1213                 verbose("BPF_XADD uses reserved fields\n");
1214                 return -EINVAL;
1215         }
1216
1217         /* check src1 operand */
1218         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
1219         if (err)
1220                 return err;
1221
1222         /* check src2 operand */
1223         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
1224         if (err)
1225                 return err;
1226
1227         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1228                 verbose("R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
1229                 return -EACCES;
1230         }
1231
1232         /* check whether atomic_add can read the memory */
1233         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1234                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
1235         if (err)
1236                 return err;
1237
1238         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
1239         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1240                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
1241 }
1242
1243 /* Does this register contain a constant zero? */
1244 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state reg)
1245 {
1246         return reg.type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg.var_off, 0);
1247 }
1248
1249 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
1250  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
1251  * and all elements of stack are initialized.
1252  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
1253  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
1254  */
1255 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1256                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
1257                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
1258 {
1259         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1260         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1261         int off, i;
1262
1263         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK) {
1264                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
1265                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
1266                     register_is_null(regs[regno]))
1267                         return 0;
1268
1269                 verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1270                         reg_type_str[regs[regno].type],
1271                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
1272                 return -EACCES;
1273         }
1274
1275         /* Only allow fixed-offset stack reads */
1276         if (!tnum_is_const(regs[regno].var_off)) {
1277                 char tn_buf[48];
1278
1279                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), regs[regno].var_off);
1280                 verbose("invalid variable stack read R%d var_off=%s\n",
1281                         regno, tn_buf);
1282         }
1283         off = regs[regno].off + regs[regno].var_off.value;
1284         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
1285             access_size <= 0) {
1286                 verbose("invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
1287                         regno, off, access_size);
1288                 return -EACCES;
1289         }
1290
1291         if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1292                 env->prog->aux->stack_depth = -off;
1293
1294         if (meta && meta->raw_mode) {
1295                 meta->access_size = access_size;
1296                 meta->regno = regno;
1297                 return 0;
1298         }
1299
1300         for (i = 0; i < access_size; i++) {
1301                 if (state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] != STACK_MISC) {
1302                         verbose("invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
1303                                 off, i, access_size);
1304                         return -EACCES;
1305                 }
1306         }
1307         return 0;
1308 }
1309
1310 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1311                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
1312                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
1313 {
1314         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *reg = &regs[regno];
1315
1316         switch (reg->type) {
1317         case PTR_TO_PACKET:
1318                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size);
1319         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1320                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size);
1321         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
1322                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
1323                                             zero_size_allowed, meta);
1324         }
1325 }
1326
1327 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1328                           enum bpf_arg_type arg_type,
1329                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
1330 {
1331         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *reg = &regs[regno];
1332         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
1333         int err = 0;
1334
1335         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
1336                 return 0;
1337
1338         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
1339         if (err)
1340                 return err;
1341
1342         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
1343                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
1344                         verbose("R%d leaks addr into helper function\n", regno);
1345                         return -EACCES;
1346                 }
1347                 return 0;
1348         }
1349
1350         if (type == PTR_TO_PACKET &&
1351             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
1352                 verbose("helper access to the packet is not allowed\n");
1353                 return -EACCES;
1354         }
1355
1356         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
1357             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1358                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1359                 if (type != PTR_TO_PACKET && type != expected_type)
1360                         goto err_type;
1361         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1362                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1363                 expected_type = SCALAR_VALUE;
1364                 if (type != expected_type)
1365                         goto err_type;
1366         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1367                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
1368                 if (type != expected_type)
1369                         goto err_type;
1370         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
1371                 expected_type = PTR_TO_CTX;
1372                 if (type != expected_type)
1373                         goto err_type;
1374         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MEM ||
1375                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM) {
1376                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1377                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
1378                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
1379                  * happens during stack boundary checking.
1380                  */
1381                 if (register_is_null(*reg))
1382                         /* final test in check_stack_boundary() */;
1383                 else if (type != PTR_TO_PACKET && type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
1384                          type != expected_type)
1385                         goto err_type;
1386                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
1387         } else {
1388                 verbose("unsupported arg_type %d\n", arg_type);
1389                 return -EFAULT;
1390         }
1391
1392         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1393                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
1394                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
1395         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
1396                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
1397                  * check that [key, key + map->key_size) are within
1398                  * stack limits and initialized
1399                  */
1400                 if (!meta->map_ptr) {
1401                         /* in function declaration map_ptr must come before
1402                          * map_key, so that it's verified and known before
1403                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1404                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1405                          */
1406                         verbose("invalid map_ptr to access map->key\n");
1407                         return -EACCES;
1408                 }
1409                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1410                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1411                                                   meta->map_ptr->key_size);
1412                 else
1413                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1414                                                    meta->map_ptr->key_size,
1415                                                    false, NULL);
1416         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1417                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1418                  * check [value, value + map->value_size) validity
1419                  */
1420                 if (!meta->map_ptr) {
1421                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1422                         verbose("invalid map_ptr to access map->value\n");
1423                         return -EACCES;
1424                 }
1425                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1426                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1427                                                   meta->map_ptr->value_size);
1428                 else
1429                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1430                                                    meta->map_ptr->value_size,
1431                                                    false, NULL);
1432         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1433                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1434                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
1435
1436                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
1437                  * from stack pointer 'buf'. Check it
1438                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
1439                  */
1440                 if (regno == 0) {
1441                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1442                         verbose("ARG_CONST_SIZE cannot be first argument\n");
1443                         return -EACCES;
1444                 }
1445
1446                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
1447                  * happens using its boundaries.
1448                  */
1449
1450                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
1451                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
1452                          * mode so that the program is required to
1453                          * initialize all the memory that the helper could
1454                          * just partially fill up.
1455                          */
1456                         meta = NULL;
1457
1458                 if (reg->smin_value < 0) {
1459                         verbose("R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
1460                                 regno);
1461                         return -EACCES;
1462                 }
1463
1464                 if (reg->umin_value == 0) {
1465                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
1466                                                       zero_size_allowed,
1467                                                       meta);
1468                         if (err)
1469                                 return err;
1470                 }
1471
1472                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
1473                         verbose("R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
1474                                 regno);
1475                         return -EACCES;
1476                 }
1477                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
1478                                               reg->umax_value,
1479                                               zero_size_allowed, meta);
1480         }
1481
1482         return err;
1483 err_type:
1484         verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1485                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
1486         return -EACCES;
1487 }
1488
1489 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_map *map, int func_id)
1490 {
1491         if (!map)
1492                 return 0;
1493
1494         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
1495         switch (map->map_type) {
1496         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
1497                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
1498                         goto error;
1499                 break;
1500         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
1501                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
1502                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output)
1503                         goto error;
1504                 break;
1505         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
1506                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
1507                         goto error;
1508                 break;
1509         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
1510                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
1511                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
1512                         goto error;
1513                 break;
1514         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
1515          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
1516          * for now.
1517          */
1518         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
1519                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
1520                         goto error;
1521                 break;
1522         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
1523         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
1524                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
1525                         goto error;
1526         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
1527                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
1528                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
1529                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem)
1530                         goto error;
1531                 break;
1532         default:
1533                 break;
1534         }
1535
1536         /* ... and second from the function itself. */
1537         switch (func_id) {
1538         case BPF_FUNC_tail_call:
1539                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
1540                         goto error;
1541                 break;
1542         case BPF_FUNC_perf_event_read:
1543         case BPF_FUNC_perf_event_output:
1544                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
1545                         goto error;
1546                 break;
1547         case BPF_FUNC_get_stackid:
1548                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
1549                         goto error;
1550                 break;
1551         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
1552         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
1553                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
1554                         goto error;
1555                 break;
1556         case BPF_FUNC_redirect_map:
1557                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP)
1558                         goto error;
1559                 break;
1560         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
1561                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1562                         goto error;
1563                 break;
1564         case BPF_FUNC_sock_map_update:
1565                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1566                         goto error;
1567                 break;
1568         default:
1569                 break;
1570         }
1571
1572         return 0;
1573 error:
1574         verbose("cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
1575                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
1576         return -EINVAL;
1577 }
1578
1579 static int check_raw_mode(const struct bpf_func_proto *fn)
1580 {
1581         int count = 0;
1582
1583         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1584                 count++;
1585         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1586                 count++;
1587         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1588                 count++;
1589         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1590                 count++;
1591         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1592                 count++;
1593
1594         return count > 1 ? -EINVAL : 0;
1595 }
1596
1597 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_END] are now invalid,
1598  * so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
1599  */
1600 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
1601 {
1602         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1603         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1604         int i;
1605
1606         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1607                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET ||
1608                     regs[i].type == PTR_TO_PACKET_END)
1609                         mark_reg_unknown(regs, i);
1610
1611         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
1612                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
1613                         continue;
1614                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
1615                 if (reg->type != PTR_TO_PACKET &&
1616                     reg->type != PTR_TO_PACKET_END)
1617                         continue;
1618                 __mark_reg_unknown(reg);
1619         }
1620 }
1621
1622 static int check_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
1623 {
1624         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1625         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
1626         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1627         struct bpf_call_arg_meta meta;
1628         bool changes_data;
1629         int i, err;
1630
1631         /* find function prototype */
1632         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1633                 verbose("invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id), func_id);
1634                 return -EINVAL;
1635         }
1636
1637         if (env->prog->aux->ops->get_func_proto)
1638                 fn = env->prog->aux->ops->get_func_proto(func_id);
1639
1640         if (!fn) {
1641                 verbose("unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id), func_id);
1642                 return -EINVAL;
1643         }
1644
1645         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1646         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1647                 verbose("cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1648                 return -EINVAL;
1649         }
1650
1651         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
1652
1653         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
1654         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
1655
1656         /* We only support one arg being in raw mode at the moment, which
1657          * is sufficient for the helper functions we have right now.
1658          */
1659         err = check_raw_mode(fn);
1660         if (err) {
1661                 verbose("kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
1662                         func_id_name(func_id), func_id);
1663                 return err;
1664         }
1665
1666         /* check args */
1667         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
1668         if (err)
1669                 return err;
1670         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
1671         if (err)
1672                 return err;
1673         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
1674         if (err)
1675                 return err;
1676         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
1677         if (err)
1678                 return err;
1679         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
1680         if (err)
1681                 return err;
1682
1683         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
1684          * is inferred from register state.
1685          */
1686         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
1687                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B, BPF_WRITE, -1);
1688                 if (err)
1689                         return err;
1690         }
1691
1692         /* reset caller saved regs */
1693         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
1694                 mark_reg_not_init(regs, caller_saved[i]);
1695                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
1696         }
1697
1698         /* update return register (already marked as written above) */
1699         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1700                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
1701                 mark_reg_unknown(regs, BPF_REG_0);
1702         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1703                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1704         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1705                 struct bpf_insn_aux_data *insn_aux;
1706
1707                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1708                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
1709                 mark_reg_known_zero(regs, BPF_REG_0);
1710                 regs[BPF_REG_0].off = 0;
1711                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1712                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1713                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1714                  */
1715                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1716                         verbose("kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1717                         return -EINVAL;
1718                 }
1719                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
1720                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
1721                 insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
1722                 if (!insn_aux->map_ptr)
1723                         insn_aux->map_ptr = meta.map_ptr;
1724                 else if (insn_aux->map_ptr != meta.map_ptr)
1725                         insn_aux->map_ptr = BPF_MAP_PTR_POISON;
1726         } else {
1727                 verbose("unknown return type %d of func %s#%d\n",
1728                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
1729                 return -EINVAL;
1730         }
1731
1732         err = check_map_func_compatibility(meta.map_ptr, func_id);
1733         if (err)
1734                 return err;
1735
1736         if (changes_data)
1737                 clear_all_pkt_pointers(env);
1738         return 0;
1739 }
1740
1741 static void coerce_reg_to_32(struct bpf_reg_state *reg)
1742 {
1743         /* clear high 32 bits */
1744         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, 4);
1745         /* Update bounds */
1746         __update_reg_bounds(reg);
1747 }
1748
1749 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
1750 {
1751         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
1752         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
1753
1754         if (b < 0)
1755                 return res > a;
1756         return res < a;
1757 }
1758
1759 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
1760 {
1761         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
1762         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
1763
1764         if (b < 0)
1765                 return res < a;
1766         return res > a;
1767 }
1768
1769 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
1770  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
1771  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
1772  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
1773  */
1774 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1775                                    struct bpf_insn *insn,
1776                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
1777                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
1778 {
1779         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg;
1780         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
1781         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
1782             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
1783         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
1784             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
1785         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1786         u32 dst = insn->dst_reg;
1787
1788         dst_reg = &regs[dst];
1789
1790         if (WARN_ON_ONCE(known && (smin_val != smax_val))) {
1791                 print_verifier_state(&env->cur_state);
1792                 verbose("verifier internal error: known but bad sbounds\n");
1793                 return -EINVAL;
1794         }
1795         if (WARN_ON_ONCE(known && (umin_val != umax_val))) {
1796                 print_verifier_state(&env->cur_state);
1797                 verbose("verifier internal error: known but bad ubounds\n");
1798                 return -EINVAL;
1799         }
1800
1801         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
1802                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
1803                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1804                         verbose("R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
1805                                 dst);
1806                 return -EACCES;
1807         }
1808
1809         if (ptr_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1810                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1811                         verbose("R%d pointer arithmetic on PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL prohibited, null-check it first\n",
1812                                 dst);
1813                 return -EACCES;
1814         }
1815         if (ptr_reg->type == CONST_PTR_TO_MAP) {
1816                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1817                         verbose("R%d pointer arithmetic on CONST_PTR_TO_MAP prohibited\n",
1818                                 dst);
1819                 return -EACCES;
1820         }
1821         if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
1822                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1823                         verbose("R%d pointer arithmetic on PTR_TO_PACKET_END prohibited\n",
1824                                 dst);
1825                 return -EACCES;
1826         }
1827
1828         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
1829          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
1830          */
1831         dst_reg->type = ptr_reg->type;
1832         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1833
1834         switch (opcode) {
1835         case BPF_ADD:
1836                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
1837                  * the s32 'off' field
1838                  */
1839                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
1840                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
1841                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
1842                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1843                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1844                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1845                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1846                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1847                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
1848                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1849                         break;
1850                 }
1851                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
1852                  * == 0, since it's a scalar.
1853                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
1854                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
1855                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
1856                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
1857                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
1858                  * from ptr_reg.
1859                  */
1860                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
1861                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
1862                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1863                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1864                 } else {
1865                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
1866                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
1867                 }
1868                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
1869                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
1870                         dst_reg->umin_value = 0;
1871                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1872                 } else {
1873                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
1874                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
1875                 }
1876                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1877                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1878                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET) {
1879                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1880                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1881                         dst_reg->range = 0;
1882                 }
1883                 break;
1884         case BPF_SUB:
1885                 if (dst_reg == off_reg) {
1886                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
1887                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1888                                 verbose("R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
1889                                         dst);
1890                         return -EACCES;
1891                 }
1892                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
1893                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
1894                  * be able to deal with it.
1895                  */
1896                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
1897                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1898                                 verbose("R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
1899                                         dst);
1900                         return -EACCES;
1901                 }
1902                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
1903                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
1904                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
1905                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1906                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1907                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1908                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1909                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1910                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1911                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
1912                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1913                         break;
1914                 }
1915                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
1916                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
1917                  */
1918                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
1919                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
1920                         /* Overflow possible, we know nothing */
1921                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1922                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1923                 } else {
1924                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
1925                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
1926                 }
1927                 if (umin_ptr < umax_val) {
1928                         /* Overflow possible, we know nothing */
1929                         dst_reg->umin_value = 0;
1930                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1931                 } else {
1932                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
1933                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
1934                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
1935                 }
1936                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1937                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1938                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET) {
1939                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1940                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1941                         if (smin_val < 0)
1942                                 dst_reg->range = 0;
1943                 }
1944                 break;
1945         case BPF_AND:
1946         case BPF_OR:
1947         case BPF_XOR:
1948                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit for now.
1949                  * (However, in principle we could allow some cases, e.g.
1950                  * ptr &= ~3 which would reduce min_value by 3.)
1951                  */
1952                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1953                         verbose("R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
1954                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
1955                 return -EACCES;
1956         default:
1957                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
1958                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1959                         verbose("R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
1960                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
1961                 return -EACCES;
1962         }
1963
1964         __update_reg_bounds(dst_reg);
1965         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
1966         __reg_bound_offset(dst_reg);
1967         return 0;
1968 }
1969
1970 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1971                                       struct bpf_insn *insn,
1972                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
1973                                       struct bpf_reg_state src_reg)
1974 {
1975         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1976         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1977         bool src_known, dst_known;
1978         s64 smin_val, smax_val;
1979         u64 umin_val, umax_val;
1980
1981         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
1982                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->64 */
1983                 coerce_reg_to_32(dst_reg);
1984                 coerce_reg_to_32(&src_reg);
1985         }
1986         smin_val = src_reg.smin_value;
1987         smax_val = src_reg.smax_value;
1988         umin_val = src_reg.umin_value;
1989         umax_val = src_reg.umax_value;
1990         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
1991         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
1992
1993         switch (opcode) {
1994         case BPF_ADD:
1995                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
1996                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
1997                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1998                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1999                 } else {
2000                         dst_reg->smin_value += smin_val;
2001                         dst_reg->smax_value += smax_val;
2002                 }
2003                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
2004                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
2005                         dst_reg->umin_value = 0;
2006                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2007                 } else {
2008                         dst_reg->umin_value += umin_val;
2009                         dst_reg->umax_value += umax_val;
2010                 }
2011                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2012                 break;
2013         case BPF_SUB:
2014                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
2015                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
2016                         /* Overflow possible, we know nothing */
2017                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2018                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2019                 } else {
2020                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
2021                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
2022                 }
2023                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
2024                         /* Overflow possible, we know nothing */
2025                         dst_reg->umin_value = 0;
2026                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2027                 } else {
2028                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
2029                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
2030                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
2031                 }
2032                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2033                 break;
2034         case BPF_MUL:
2035                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2036                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
2037                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
2038                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2039                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2040                         break;
2041                 }
2042                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
2043                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
2044                  */
2045                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
2046                         /* Potential overflow, we know nothing */
2047                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2048                         /* (except what we can learn from the var_off) */
2049                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2050                         break;
2051                 }
2052                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
2053                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
2054                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
2055                         /* Overflow possible, we know nothing */
2056                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2057                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2058                 } else {
2059                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2060                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2061                 }
2062                 break;
2063         case BPF_AND:
2064                 if (src_known && dst_known) {
2065                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
2066                                                   src_reg.var_off.value);
2067                         break;
2068                 }
2069                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
2070                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
2071                  */
2072                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2073                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
2074                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
2075                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2076                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
2077                          * ain't nobody got time for that.
2078                          */
2079                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2080                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2081                 } else {
2082                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
2083                          * cast result into s64.
2084                          */
2085                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2086                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2087                 }
2088                 /* We may learn something more from the var_off */
2089                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2090                 break;
2091         case BPF_OR:
2092                 if (src_known && dst_known) {
2093                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
2094                                                   src_reg.var_off.value);
2095                         break;
2096                 }
2097                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
2098                  * maximum of the operands' minima
2099                  */
2100                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2101                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
2102                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
2103                                       dst_reg->var_off.mask;
2104                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2105                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
2106                          * ain't nobody got time for that.
2107                          */
2108                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2109                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2110                 } else {
2111                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
2112                          * cast result into s64.
2113                          */
2114                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2115                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2116                 }
2117                 /* We may learn something more from the var_off */
2118                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2119                 break;
2120         case BPF_LSH:
2121                 if (umax_val > 63) {
2122                         /* Shifts greater than 63 are undefined.  This includes
2123                          * shifts by a negative number.
2124                          */
2125                         mark_reg_unknown(regs, insn->dst_reg);
2126                         break;
2127                 }
2128                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
2129                  * up from var_off)
2130                  */
2131                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2132                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2133                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
2134                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
2135                         dst_reg->umin_value = 0;
2136                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2137                 } else {
2138                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
2139                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
2140                 }
2141                 if (src_known)
2142                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
2143                 else
2144                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(tnum_unknown, umin_val);
2145                 /* We may learn something more from the var_off */
2146                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2147                 break;
2148         case BPF_RSH:
2149                 if (umax_val > 63) {
2150                         /* Shifts greater than 63 are undefined.  This includes
2151                          * shifts by a negative number.
2152                          */
2153                         mark_reg_unknown(regs, insn->dst_reg);
2154                         break;
2155                 }
2156                 /* BPF_RSH is an unsigned shift, so make the appropriate casts */
2157                 if (dst_reg->smin_value < 0) {
2158                         if (umin_val) {
2159                                 /* Sign bit will be cleared */
2160                                 dst_reg->smin_value = 0;
2161                         } else {
2162                                 /* Lost sign bit information */
2163                                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2164                                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2165                         }
2166                 } else {
2167                         dst_reg->smin_value =
2168                                 (u64)(dst_reg->smin_value) >> umax_val;
2169                 }
2170                 if (src_known)
2171                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off,
2172                                                        umin_val);
2173                 else
2174                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(tnum_unknown, umin_val);
2175                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
2176                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
2177                 /* We may learn something more from the var_off */
2178                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2179                 break;
2180         default:
2181                 mark_reg_unknown(regs, insn->dst_reg);
2182                 break;
2183         }
2184
2185         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2186         __reg_bound_offset(dst_reg);
2187         return 0;
2188 }
2189
2190 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
2191  * and var_off.
2192  */
2193 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2194                                    struct bpf_insn *insn)
2195 {
2196         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg, *src_reg;
2197         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
2198         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2199         int rc;
2200
2201         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2202         src_reg = NULL;
2203         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
2204                 ptr_reg = dst_reg;
2205         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2206                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
2207                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2208                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2209                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
2210                                  * an arbitrary scalar.
2211                                  */
2212                                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
2213                                         verbose("R%d pointer %s pointer prohibited\n",
2214                                                 insn->dst_reg,
2215                                                 bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2216                                         return -EACCES;
2217                                 }
2218                                 mark_reg_unknown(regs, insn->dst_reg);
2219                                 return 0;
2220                         } else {
2221                                 /* scalar += pointer
2222                                  * This is legal, but we have to reverse our
2223                                  * src/dest handling in computing the range
2224                                  */
2225                                 rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2226                                                              src_reg, dst_reg);
2227                                 if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2228                                         /* scalar += unknown scalar */
2229                                         __mark_reg_unknown(&off_reg);
2230                                         return adjust_scalar_min_max_vals(
2231                                                         env, insn,
2232                                                         dst_reg, off_reg);
2233                                 }
2234                                 return rc;
2235                         }
2236                 } else if (ptr_reg) {
2237                         /* pointer += scalar */
2238                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2239                                                      dst_reg, src_reg);
2240                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2241                                 /* unknown scalar += scalar */
2242                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2243                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2244                                                 env, insn, dst_reg, *src_reg);
2245                         }
2246                         return rc;
2247                 }
2248         } else {
2249                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
2250                  * need to be able to read from this state.
2251                  */
2252                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
2253                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
2254                 src_reg = &off_reg;
2255                 if (ptr_reg) { /* pointer += K */
2256                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2257                                                      ptr_reg, src_reg);
2258                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2259                                 /* unknown scalar += K */
2260                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2261                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2262                                                 env, insn, dst_reg, off_reg);
2263                         }
2264                         return rc;
2265                 }
2266         }
2267
2268         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
2269         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
2270                 print_verifier_state(&env->cur_state);
2271                 verbose("verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
2272                 return -EINVAL;
2273         }
2274         if (WARN_ON(!src_reg)) {
2275                 print_verifier_state(&env->cur_state);
2276                 verbose("verifier internal error: no src_reg\n");
2277                 return -EINVAL;
2278         }
2279         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
2280 }
2281
2282 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
2283 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2284 {
2285         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2286         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2287         int err;
2288
2289         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
2290                 if (opcode == BPF_NEG) {
2291                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
2292                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
2293                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
2294                                 verbose("BPF_NEG uses reserved fields\n");
2295                                 return -EINVAL;
2296                         }
2297                 } else {
2298                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2299                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64)) {
2300                                 verbose("BPF_END uses reserved fields\n");
2301                                 return -EINVAL;
2302                         }
2303                 }
2304
2305                 /* check src operand */
2306                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2307                 if (err)
2308                         return err;
2309
2310                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2311                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
2312                                 insn->dst_reg);
2313                         return -EACCES;
2314                 }
2315
2316                 /* check dest operand */
2317                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2318                 if (err)
2319                         return err;
2320
2321         } else if (opcode == BPF_MOV) {
2322
2323                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2324                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2325                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
2326                                 return -EINVAL;
2327                         }
2328
2329                         /* check src operand */
2330                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2331                         if (err)
2332                                 return err;
2333                 } else {
2334                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2335                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
2336                                 return -EINVAL;
2337                         }
2338                 }
2339
2340                 /* check dest operand */
2341                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2342                 if (err)
2343                         return err;
2344
2345                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2346                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2347                                 /* case: R1 = R2
2348                                  * copy register state to dest reg
2349                                  */
2350                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
2351                         } else {
2352                                 /* R1 = (u32) R2 */
2353                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2354                                         verbose("R%d partial copy of pointer\n",
2355                                                 insn->src_reg);
2356                                         return -EACCES;
2357                                 }
2358                                 mark_reg_unknown(regs, insn->dst_reg);
2359                                 /* high 32 bits are known zero. */
2360                                 regs[insn->dst_reg].var_off = tnum_cast(
2361                                                 regs[insn->dst_reg].var_off, 4);
2362                                 __update_reg_bounds(&regs[insn->dst_reg]);
2363                         }
2364                 } else {
2365                         /* case: R = imm
2366                          * remember the value we stored into this reg
2367                          */
2368                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
2369                         __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg, insn->imm);
2370                 }
2371
2372         } else if (opcode > BPF_END) {
2373                 verbose("invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
2374                 return -EINVAL;
2375
2376         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
2377
2378                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2379                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2380                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
2381                                 return -EINVAL;
2382                         }
2383                         /* check src1 operand */
2384                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2385                         if (err)
2386                                 return err;
2387                 } else {
2388                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2389                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
2390                                 return -EINVAL;
2391                         }
2392                 }
2393
2394                 /* check src2 operand */
2395                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2396                 if (err)
2397                         return err;
2398
2399                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
2400                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
2401                         verbose("div by zero\n");
2402                         return -EINVAL;
2403                 }
2404
2405                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
2406                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
2407                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
2408
2409                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
2410                                 verbose("invalid shift %d\n", insn->imm);
2411                                 return -EINVAL;
2412                         }
2413                 }
2414
2415                 /* check dest operand */
2416                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
2417                 if (err)
2418                         return err;
2419
2420                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
2421         }
2422
2423         return 0;
2424 }
2425
2426 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *state,
2427                                    struct bpf_reg_state *dst_reg)
2428 {
2429         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2430         int i;
2431
2432         if (dst_reg->off < 0)
2433                 /* This doesn't give us any range */
2434                 return;
2435
2436         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
2437             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
2438                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
2439                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
2440                  */
2441                 return;
2442
2443         /* LLVM can generate four kind of checks:
2444          *
2445          * Type 1/2:
2446          *
2447          *   r2 = r3;
2448          *   r2 += 8;
2449          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
2450          *   <access okay>
2451          *
2452          *   r2 = r3;
2453          *   r2 += 8;
2454          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
2455          *   <handle exception>
2456          *
2457          *   Where:
2458          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
2459          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2460          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2461          *
2462          * Type 3/4:
2463          *
2464          *   r2 = r3;
2465          *   r2 += 8;
2466          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
2467          *   <handle exception>
2468          *
2469          *   r2 = r3;
2470          *   r2 += 8;
2471          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
2472          *   <access okay>
2473          *
2474          *   Where:
2475          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
2476          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2477          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2478          *
2479          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
2480          * so that range of bytes [r3, r3 + 8) is safe to access.
2481          */
2482
2483         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
2484          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
2485          * the range won't allow anything.
2486          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
2487          */
2488         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2489                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET && regs[i].id == dst_reg->id)
2490                         /* keep the maximum range already checked */
2491                         regs[i].range = max_t(u16, regs[i].range, dst_reg->off);
2492
2493         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
2494                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2495                         continue;
2496                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
2497                 if (reg->type == PTR_TO_PACKET && reg->id == dst_reg->id)
2498                         reg->range = max_t(u16, reg->range, dst_reg->off);
2499         }
2500 }
2501
2502 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
2503  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
2504  * simply doing a BPF_K check.
2505  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
2506  */
2507 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
2508                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2509                             u8 opcode)
2510 {
2511         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
2512          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
2513          * the same object, but we don't bother with that.
2514          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
2515          * only need to check one of them for pointerness.
2516          */
2517         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2518                 return;
2519
2520         switch (opcode) {
2521         case BPF_JEQ:
2522                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2523                  * true then we know for sure.
2524                  */
2525                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2526                 break;
2527         case BPF_JNE:
2528                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2529                  * we know the value for sure;
2530                  */
2531                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2532                 break;
2533         case BPF_JGT:
2534                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2535                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2536                 break;
2537         case BPF_JSGT:
2538                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2539                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2540                 break;
2541         case BPF_JLT:
2542                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2543                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2544                 break;
2545         case BPF_JSLT:
2546                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2547                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2548                 break;
2549         case BPF_JGE:
2550                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2551                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2552                 break;
2553         case BPF_JSGE:
2554                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2555                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2556                 break;
2557         case BPF_JLE:
2558                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2559                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2560                 break;
2561         case BPF_JSLE:
2562                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2563                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2564                 break;
2565         default:
2566                 break;
2567         }
2568
2569         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2570         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2571         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2572         __reg_bound_offset(false_reg);
2573         __reg_bound_offset(true_reg);
2574         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2575          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2576          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2577          */
2578         __update_reg_bounds(false_reg);
2579         __update_reg_bounds(true_reg);
2580 }
2581
2582 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
2583  * the variable reg.
2584  */
2585 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
2586                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2587                                 u8 opcode)
2588 {
2589         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2590                 return;
2591
2592         switch (opcode) {
2593         case BPF_JEQ:
2594                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2595                  * true then we know for sure.
2596                  */
2597                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2598                 break;
2599         case BPF_JNE:
2600                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2601                  * we know the value for sure;
2602                  */
2603                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2604                 break;
2605         case BPF_JGT:
2606                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2607                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2608                 break;
2609         case BPF_JSGT:
2610                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2611                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2612                 break;
2613         case BPF_JLT:
2614                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2615                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2616                 break;
2617         case BPF_JSLT:
2618                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2619                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2620                 break;
2621         case BPF_JGE:
2622                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2623                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2624                 break;
2625         case BPF_JSGE:
2626                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2627                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2628                 break;
2629         case BPF_JLE:
2630                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2631                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2632                 break;
2633         case BPF_JSLE:
2634                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2635                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2636                 break;
2637         default:
2638                 break;
2639         }
2640
2641         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2642         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2643         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2644         __reg_bound_offset(false_reg);
2645         __reg_bound_offset(true_reg);
2646         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2647          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2648          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2649          */
2650         __update_reg_bounds(false_reg);
2651         __update_reg_bounds(true_reg);
2652 }
2653
2654 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
2655 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
2656                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
2657 {
2658         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
2659                                                         dst_reg->umin_value);
2660         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
2661                                                         dst_reg->umax_value);
2662         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
2663                                                         dst_reg->smin_value);
2664         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
2665                                                         dst_reg->smax_value);
2666         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
2667                                                              dst_reg->var_off);
2668         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
2669         __update_reg_bounds(src_reg);
2670         __update_reg_bounds(dst_reg);
2671         /* We might have learned something about the sign bit. */
2672         __reg_deduce_bounds(src_reg);
2673         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2674         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2675         __reg_bound_offset(src_reg);
2676         __reg_bound_offset(dst_reg);
2677         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2678          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2679          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2680          */
2681         __update_reg_bounds(src_reg);
2682         __update_reg_bounds(dst_reg);
2683 }
2684
2685 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
2686                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
2687                                 struct bpf_reg_state *false_src,
2688                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
2689                                 u8 opcode)
2690 {
2691         switch (opcode) {
2692         case BPF_JEQ:
2693                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
2694                 break;
2695         case BPF_JNE:
2696                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
2697                 break;
2698         }
2699 }
2700
2701 static void mark_map_reg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno, u32 id,
2702                          bool is_null)
2703 {
2704         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2705
2706         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL && reg->id == id) {
2707                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
2708                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
2709                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
2710                  */
2711                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
2712                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
2713                                  reg->off)) {
2714                         __mark_reg_known_zero(reg);
2715                         reg->off = 0;
2716                 }
2717                 if (is_null) {
2718                         reg->type = SCALAR_VALUE;
2719                 } else if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
2720                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
2721                         reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
2722                 } else {
2723                         reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
2724                 }
2725                 /* We don't need id from this point onwards anymore, thus we
2726                  * should better reset it, so that state pruning has chances
2727                  * to take effect.
2728                  */
2729                 reg->id = 0;
2730         }
2731 }
2732
2733 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
2734  * be folded together at some point.
2735  */
2736 static void mark_map_regs(struct bpf_verifier_state *state, u32 regno,
2737                           bool is_null)
2738 {
2739         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2740         u32 id = regs[regno].id;
2741         int i;
2742
2743         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2744                 mark_map_reg(regs, i, id, is_null);
2745
2746         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
2747                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2748                         continue;
2749                 mark_map_reg(state->spilled_regs, i / BPF_REG_SIZE, id, is_null);
2750         }
2751 }
2752
2753 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
2754                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
2755 {
2756         struct bpf_verifier_state *other_branch, *this_branch = &env->cur_state;
2757         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->regs, *dst_reg;
2758         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2759         int err;
2760
2761         if (opcode > BPF_JSLE) {
2762                 verbose("invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
2763                 return -EINVAL;
2764         }
2765
2766         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2767                 if (insn->imm != 0) {
2768                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2769                         return -EINVAL;
2770                 }
2771
2772                 /* check src1 operand */
2773                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2774                 if (err)
2775                         return err;
2776
2777                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2778                         verbose("R%d pointer comparison prohibited\n",
2779                                 insn->src_reg);
2780                         return -EACCES;
2781                 }
2782         } else {
2783                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2784                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2785                         return -EINVAL;
2786                 }
2787         }
2788
2789         /* check src2 operand */
2790         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2791         if (err)
2792                 return err;
2793
2794         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2795
2796         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
2797         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2798             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2799             dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2800             tnum_equals_const(dst_reg->var_off, insn->imm)) {
2801                 if (opcode == BPF_JEQ) {
2802                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
2803                          * only follow the goto, ignore fall-through
2804                          */
2805                         *insn_idx += insn->off;
2806                         return 0;
2807                 } else {
2808                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
2809                          * only follow fall-through branch, since
2810                          * that's where the program will go
2811                          */
2812                         return 0;
2813                 }
2814         }
2815
2816         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
2817         if (!other_branch)
2818                 return -EFAULT;
2819
2820         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
2821          * our min/max values for our dst register.
2822          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
2823          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
2824          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
2825          * comparable.
2826          */
2827         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2828                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2829                     regs[insn->src_reg].type == SCALAR_VALUE) {
2830                         if (tnum_is_const(regs[insn->src_reg].var_off))
2831                                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2832                                                 dst_reg, regs[insn->src_reg].var_off.value,
2833                                                 opcode);
2834                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off))
2835                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2836                                                     &regs[insn->src_reg],
2837                                                     dst_reg->var_off.value, opcode);
2838                         else if (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE)
2839                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
2840                                 reg_combine_min_max(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2841                                                     &other_branch->regs[insn->dst_reg],
2842                                                     &regs[insn->src_reg],
2843                                                     &regs[insn->dst_reg], opcode);
2844                 }
2845         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
2846                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2847                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
2848         }
2849
2850         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
2851         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2852             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2853             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
2854                 /* Mark all identical map registers in each branch as either
2855                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
2856                  */
2857                 mark_map_regs(this_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JNE);
2858                 mark_map_regs(other_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JEQ);
2859         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGT &&
2860                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2861                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2862                 find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg);
2863         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JLT &&
2864                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2865                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2866                 find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg);
2867         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGE &&
2868                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2869                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2870                 find_good_pkt_pointers(other_branch, &regs[insn->src_reg]);
2871         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JLE &&
2872                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2873                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2874                 find_good_pkt_pointers(this_branch, &regs[insn->src_reg]);
2875         } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2876                 verbose("R%d pointer comparison prohibited\n", insn->dst_reg);
2877                 return -EACCES;
2878         }
2879         if (log_level)
2880                 print_verifier_state(this_branch);
2881         return 0;
2882 }
2883
2884 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
2885 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
2886 {
2887         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
2888
2889         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
2890 }
2891
2892 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
2893 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2894 {
2895         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2896         int err;
2897
2898         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
2899                 verbose("invalid BPF_LD_IMM insn\n");
2900                 return -EINVAL;
2901         }
2902         if (insn->off != 0) {
2903                 verbose("BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
2904                 return -EINVAL;
2905         }
2906
2907         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2908         if (err)
2909                 return err;
2910
2911         if (insn->src_reg == 0) {
2912                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
2913
2914                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
2915                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
2916                 return 0;
2917         }
2918
2919         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
2920         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
2921
2922         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
2923         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
2924         return 0;
2925 }
2926
2927 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
2928 {
2929         switch (type) {
2930         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
2931         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2932         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2933                 return true;
2934         default:
2935                 return false;
2936         }
2937 }
2938
2939 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
2940  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
2941  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
2942  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
2943  *
2944  * Implicit input:
2945  *   ctx == skb == R6 == CTX
2946  *
2947  * Explicit input:
2948  *   SRC == any register
2949  *   IMM == 32-bit immediate
2950  *
2951  * Output:
2952  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
2953  */
2954 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2955 {
2956         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2957         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
2958         int i, err;
2959
2960         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
2961                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
2962                 return -EINVAL;
2963         }
2964
2965         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2966             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
2967             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
2968                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
2969                 return -EINVAL;
2970         }
2971
2972         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
2973         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
2974         if (err)
2975                 return err;
2976
2977         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
2978                 verbose("at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
2979                 return -EINVAL;
2980         }
2981
2982         if (mode == BPF_IND) {
2983                 /* check explicit source operand */
2984                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2985                 if (err)
2986                         return err;
2987         }
2988
2989         /* reset caller saved regs to unreadable */
2990         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
2991                 mark_reg_not_init(regs, caller_saved[i]);
2992                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
2993         }
2994
2995         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
2996          * the value fetched from the packet.
2997          * Already marked as written above.
2998          */
2999         mark_reg_unknown(regs, BPF_REG_0);
3000         return 0;
3001 }
3002
3003 /* non-recursive DFS pseudo code
3004  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
3005  * 2      label v as discovered
3006  * 3      let S be a stack
3007  * 4      S.push(v)
3008  * 5      while S is not empty
3009  * 6            t <- S.pop()
3010  * 7            if t is what we're looking for:
3011  * 8                return t
3012  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
3013  * 10               if edge e is already labelled
3014  * 11                   continue with the next edge
3015  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
3016  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
3017  * 14                   label e as tree-edge
3018  * 15                   label w as discovered
3019  * 16                   S.push(w)
3020  * 17                   continue at 5
3021  * 18               else if vertex w is discovered
3022  * 19                   label e as back-edge
3023  * 20               else
3024  * 21                   // vertex w is explored
3025  * 22                   label e as forward- or cross-edge
3026  * 23           label t as explored
3027  * 24           S.pop()
3028  *
3029  * convention:
3030  * 0x10 - discovered
3031  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
3032  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
3033  * 0x20 - explored
3034  */
3035
3036 enum {
3037         DISCOVERED = 0x10,
3038         EXPLORED = 0x20,
3039         FALLTHROUGH = 1,
3040         BRANCH = 2,
3041 };
3042
3043 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
3044
3045 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
3046 static int cur_stack;   /* current stack index */
3047 static int *insn_state;
3048
3049 /* t, w, e - match pseudo-code above:
3050  * t - index of current instruction
3051  * w - next instruction
3052  * e - edge
3053  */
3054 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
3055 {
3056         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
3057                 return 0;
3058
3059         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
3060                 return 0;
3061
3062         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
3063                 verbose("jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
3064                 return -EINVAL;
3065         }
3066
3067         if (e == BRANCH)
3068                 /* mark branch target for state pruning */
3069                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
3070
3071         if (insn_state[w] == 0) {
3072                 /* tree-edge */
3073                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3074                 insn_state[w] = DISCOVERED;
3075                 if (cur_stack >= env->prog->len)
3076                         return -E2BIG;
3077                 insn_stack[cur_stack++] = w;
3078                 return 1;
3079         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
3080                 verbose("back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
3081                 return -EINVAL;
3082         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
3083                 /* forward- or cross-edge */
3084                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3085         } else {
3086                 verbose("insn state internal bug\n");
3087                 return -EFAULT;
3088         }
3089         return 0;
3090 }
3091
3092 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
3093  * loop == back-edge in directed graph
3094  */
3095 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
3096 {
3097         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3098         int insn_cnt = env->prog->len;
3099         int ret = 0;
3100         int i, t;
3101
3102         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3103         if (!insn_state)
3104                 return -ENOMEM;
3105
3106         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3107         if (!insn_stack) {
3108                 kfree(insn_state);
3109                 return -ENOMEM;
3110         }
3111
3112         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
3113         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
3114         cur_stack = 1;
3115
3116 peek_stack:
3117         if (cur_stack == 0)
3118                 goto check_state;
3119         t = insn_stack[cur_stack - 1];
3120
3121         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
3122                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
3123
3124                 if (opcode == BPF_EXIT) {
3125                         goto mark_explored;
3126                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
3127                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3128                         if (ret == 1)
3129                                 goto peek_stack;
3130                         else if (ret < 0)
3131                                 goto err_free;
3132                         if (t + 1 < insn_cnt)
3133                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3134                 } else if (opcode == BPF_JA) {
3135                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
3136                                 ret = -EINVAL;
3137                                 goto err_free;
3138                         }
3139                         /* unconditional jump with single edge */
3140                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
3141                                         FALLTHROUGH, env);
3142                         if (ret == 1)
3143                                 goto peek_stack;
3144                         else if (ret < 0)
3145                                 goto err_free;
3146                         /* tell verifier to check for equivalent states
3147                          * after every call and jump
3148                          */
3149                         if (t + 1 < insn_cnt)
3150                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3151                 } else {
3152                         /* conditional jump with two edges */
3153                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
3154                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3155                         if (ret == 1)
3156                                 goto peek_stack;
3157                         else if (ret < 0)
3158                                 goto err_free;
3159
3160                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
3161                         if (ret == 1)
3162                                 goto peek_stack;
3163                         else if (ret < 0)
3164                                 goto err_free;
3165                 }
3166         } else {
3167                 /* all other non-branch instructions with single
3168                  * fall-through edge
3169                  */
3170                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3171                 if (ret == 1)
3172                         goto peek_stack;
3173                 else if (ret < 0)
3174                         goto err_free;
3175         }
3176
3177 mark_explored:
3178         insn_state[t] = EXPLORED;
3179         if (cur_stack-- <= 0) {
3180                 verbose("pop stack internal bug\n");
3181                 ret = -EFAULT;
3182                 goto err_free;
3183         }
3184         goto peek_stack;
3185
3186 check_state:
3187         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
3188                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
3189                         verbose("unreachable insn %d\n", i);
3190                         ret = -EINVAL;
3191                         goto err_free;
3192                 }
3193         }
3194         ret = 0; /* cfg looks good */
3195
3196 err_free:
3197         kfree(insn_state);
3198         kfree(insn_stack);
3199         return ret;
3200 }
3201
3202 /* check %cur's range satisfies %old's */
3203 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
3204                          struct bpf_reg_state *cur)
3205 {
3206         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
3207                old->umax_value >= cur->umax_value &&
3208                old->smin_value <= cur->smin_value &&
3209                old->smax_value >= cur->smax_value;
3210 }
3211
3212 /* Maximum number of register states that can exist at once */
3213 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
3214 struct idpair {
3215         u32 old;
3216         u32 cur;
3217 };
3218
3219 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
3220  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
3221  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
3222  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
3223  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
3224  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
3225  * that.
3226  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
3227  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
3228  */
3229 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
3230 {
3231         unsigned int i;
3232
3233         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
3234                 if (!idmap[i].old) {
3235                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
3236                         idmap[i].old = old_id;
3237                         idmap[i].cur = cur_id;
3238                         return true;
3239                 }
3240                 if (idmap[i].old == old_id)
3241                         return idmap[i].cur == cur_id;
3242         }
3243         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
3244         WARN_ON_ONCE(1);
3245         return false;
3246 }
3247
3248 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
3249 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold,
3250                     struct bpf_reg_state *rcur,
3251                     bool varlen_map_access, struct idpair *idmap)
3252 {
3253         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
3254                 /* explored state didn't use this */
3255                 return true;
3256
3257         if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, live)) == 0)
3258                 return true;
3259
3260         if (rold->type == NOT_INIT)
3261                 /* explored state can't have used this */
3262                 return true;
3263         if (rcur->type == NOT_INIT)
3264                 return false;
3265         switch (rold->type) {
3266         case SCALAR_VALUE:
3267                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
3268                         /* new val must satisfy old val knowledge */
3269                         return range_within(rold, rcur) &&
3270                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3271                 } else {
3272                         /* if we knew anything about the old value, we're not
3273                          * equal, because we can't know anything about the
3274                          * scalar value of the pointer in the new value.
3275                          */
3276                         return rold->umin_value == 0 &&
3277                                rold->umax_value == U64_MAX &&
3278                                rold->smin_value == S64_MIN &&
3279                                rold->smax_value == S64_MAX &&
3280                                tnum_is_unknown(rold->var_off);
3281                 }
3282         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3283                 if (varlen_map_access) {
3284                         /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
3285                          * everything else matches, we are OK.
3286                          * We don't care about the 'id' value, because nothing
3287                          * uses it for PTR_TO_MAP_VALUE (only for ..._OR_NULL)
3288                          */
3289                         return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
3290                                range_within(rold, rcur) &&
3291                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3292                 } else {
3293                         /* If the ranges/var_off were not the same, but
3294                          * everything else was and we didn't do a variable
3295                          * access into a map then we are a-ok.
3296                          */
3297                         return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0;
3298                 }
3299         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
3300                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
3301                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
3302                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
3303                  * checked, doing so could have affected others with the same
3304                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
3305                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
3306                  */
3307                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3308                         return false;
3309                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
3310                         return false;
3311                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
3312                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
3313         case PTR_TO_PACKET:
3314                 if (rcur->type != PTR_TO_PACKET)
3315                         return false;
3316                 /* We must have at least as much range as the old ptr
3317                  * did, so that any accesses which were safe before are
3318                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
3319                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
3320                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
3321                  */
3322                 if (rold->range > rcur->range)
3323                         return false;
3324                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
3325                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
3326                  */
3327                 if (rold->off != rcur->off)
3328                         return false;
3329                 /* id relations must be preserved */
3330                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
3331                         return false;
3332                 /* new val must satisfy old val knowledge */
3333                 return range_within(rold, rcur) &&
3334                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3335         case PTR_TO_CTX:
3336         case CONST_PTR_TO_MAP:
3337         case PTR_TO_STACK:
3338         case PTR_TO_PACKET_END:
3339                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
3340                  * would have accepted
3341                  */
3342         default:
3343                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
3344                 return false;
3345         }
3346
3347         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
3348         WARN_ON_ONCE(1);
3349         return false;
3350 }
3351
3352 /* compare two verifier states
3353  *
3354  * all states stored in state_list are known to be valid, since
3355  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
3356  *
3357  * this function is called when verifier exploring different branches of
3358  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
3359  * more strict register state and more strict stack state then this execution
3360  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
3361  * concluded that more strict state leads to valid finish.
3362  *
3363  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
3364  * and explored stack state is more conservative than the current one.
3365  * Example:
3366  *       explored                   current
3367  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
3368  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
3369  *
3370  * In other words if current stack state (one being explored) has more
3371  * valid slots than old one that already passed validation, it means
3372  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
3373  *
3374  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
3375  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
3376  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
3377  */
3378 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
3379                          struct bpf_verifier_state *old,
3380                          struct bpf_verifier_state *cur)
3381 {
3382         bool varlen_map_access = env->varlen_map_value_access;
3383         struct idpair *idmap;
3384         bool ret = false;
3385         int i;
3386
3387         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
3388         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
3389         if (!idmap)
3390                 return false;
3391
3392         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
3393                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], varlen_map_access,
3394                              idmap))
3395                         goto out_free;
3396         }
3397
3398         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i++) {
3399                 if (old->stack_slot_type[i] == STACK_INVALID)
3400                         continue;
3401                 if (old->stack_slot_type[i] != cur->stack_slot_type[i])
3402                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
3403                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
3404                          * this verifier states are not equivalent,
3405                          * return false to continue verification of this path
3406                          */
3407                         goto out_free;
3408                 if (i % BPF_REG_SIZE)
3409                         continue;
3410                 if (old->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
3411                         continue;
3412                 if (!regsafe(&old->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
3413                              &cur->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
3414                              varlen_map_access, idmap))
3415                         /* when explored and current stack slot are both storing
3416                          * spilled registers, check that stored pointers types
3417                          * are the same as well.
3418                          * Ex: explored safe path could have stored
3419                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
3420                          * but current path has stored:
3421                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
3422                          * such verifier states are not equivalent.
3423                          * return false to continue verification of this path
3424                          */
3425                         goto out_free;
3426                 else
3427                         continue;
3428         }
3429         ret = true;
3430 out_free:
3431         kfree(idmap);
3432         return ret;
3433 }
3434
3435 static bool do_propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3436                                   struct bpf_verifier_state *parent)
3437 {
3438         bool touched = false; /* any changes made? */
3439         int i;
3440
3441         if (!parent)
3442                 return touched;
3443         /* Propagate read liveness of registers... */
3444         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
3445         /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
3446         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
3447                 if (parent->regs[i].live & REG_LIVE_READ)
3448                         continue;
3449                 if (state->regs[i].live == REG_LIVE_READ) {
3450                         parent->regs[i].live |= REG_LIVE_READ;
3451                         touched = true;
3452                 }
3453         }
3454         /* ... and stack slots */
3455         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE; i++) {
3456                 if (parent->stack_slot_type[i * BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL)
3457                         continue;
3458                 if (state->stack_slot_type[i * BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL)
3459                         continue;
3460                 if (parent->spilled_regs[i].live & REG_LIVE_READ)
3461                         continue;
3462                 if (state->spilled_regs[i].live == REG_LIVE_READ) {
3463                         parent->spilled_regs[i].live |= REG_LIVE_READ;
3464                         touched = true;
3465                 }
3466         }
3467         return touched;
3468 }
3469
3470 static void propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3471                                struct bpf_verifier_state *parent)
3472 {
3473         while (do_propagate_liveness(state, parent)) {
3474                 /* Something changed, so we need to feed those changes onward */
3475                 state = parent;
3476                 parent = state->parent;
3477         }
3478 }
3479
3480 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
3481 {
3482         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
3483         struct bpf_verifier_state_list *sl;
3484         int i;
3485
3486         sl = env->explored_states[insn_idx];
3487         if (!sl)
3488                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
3489                  * be doing state search here
3490                  */
3491                 return 0;
3492
3493         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3494                 if (states_equal(env, &sl->state, &env->cur_state)) {
3495                         /* reached equivalent register/stack state,
3496                          * prune the search.
3497                          * Registers read by the continuation are read by us.
3498                          */
3499                         propagate_liveness(&sl->state, &env->cur_state);
3500                         return 1;
3501                 }
3502                 sl = sl->next;
3503         }
3504
3505         /* there were no equivalent states, remember current one.
3506          * technically the current state is not proven to be safe yet,
3507          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
3508          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
3509          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
3510          */
3511         new_sl = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_USER);
3512         if (!new_sl)
3513                 return -ENOMEM;
3514
3515         /* add new state to the head of linked list */
3516         memcpy(&new_sl->state, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
3517         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
3518         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
3519         /* connect new state to parentage chain */
3520         env->cur_state.parent = &new_sl->state;
3521         /* clear liveness marks in current state */
3522         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
3523                 env->cur_state.regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
3524         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE; i++)
3525                 if (env->cur_state.stack_slot_type[i * BPF_REG_SIZE] == STACK_SPILL)
3526                         env->cur_state.spilled_regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
3527         return 0;
3528 }
3529
3530 static int ext_analyzer_insn_hook(struct bpf_verifier_env *env,
3531                                   int insn_idx, int prev_insn_idx)
3532 {
3533         if (!env->analyzer_ops || !env->analyzer_ops->insn_hook)
3534                 return 0;
3535
3536         return env->analyzer_ops->insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3537 }
3538
3539 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
3540 {
3541         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
3542         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3543         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
3544         int insn_cnt = env->prog->len;
3545         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
3546         int insn_processed = 0;
3547         bool do_print_state = false;
3548
3549         init_reg_state(regs);
3550         state->parent = NULL;
3551         insn_idx = 0;
3552         env->varlen_map_value_access = false;
3553         for (;;) {
3554                 struct bpf_insn *insn;
3555                 u8 class;
3556                 int err;
3557
3558                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
3559                         verbose("invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
3560                                 insn_idx, insn_cnt);
3561                         return -EFAULT;
3562                 }
3563
3564                 insn = &insns[insn_idx];
3565                 class = BPF_CLASS(insn->code);
3566
3567                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
3568                         verbose("BPF program is too large. Processed %d insn\n",
3569                                 insn_processed);
3570                         return -E2BIG;
3571                 }
3572
3573                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
3574                 if (err < 0)
3575                         return err;
3576                 if (err == 1) {
3577                         /* found equivalent state, can prune the search */
3578                         if (log_level) {
3579                                 if (do_print_state)
3580                                         verbose("\nfrom %d to %d: safe\n",
3581                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
3582                                 else
3583                                         verbose("%d: safe\n", insn_idx);
3584                         }
3585                         goto process_bpf_exit;
3586                 }
3587
3588                 if (need_resched())
3589                         cond_resched();
3590
3591                 if (log_level > 1 || (log_level && do_print_state)) {
3592                         if (log_level > 1)
3593                                 verbose("%d:", insn_idx);
3594                         else
3595                                 verbose("\nfrom %d to %d:",
3596                                         prev_insn_idx, insn_idx);
3597                         print_verifier_state(&env->cur_state);
3598                         do_print_state = false;
3599                 }
3600
3601                 if (log_level) {
3602                         verbose("%d: ", insn_idx);
3603                         print_bpf_insn(env, insn);
3604                 }
3605
3606                 err = ext_analyzer_insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3607                 if (err)
3608                         return err;
3609
3610                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
3611                         err = check_alu_op(env, insn);
3612                         if (err)
3613                                 return err;
3614
3615                 } else if (class == BPF_LDX) {
3616                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
3617
3618                         /* check for reserved fields is already done */
3619
3620                         /* check src operand */
3621                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3622                         if (err)
3623                                 return err;
3624
3625                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3626                         if (err)
3627                                 return err;
3628
3629                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
3630
3631                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
3632                          * the state of dst_reg will be updated by this func
3633                          */
3634                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->src_reg, insn->off,
3635                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
3636                                                insn->dst_reg);
3637                         if (err)
3638                                 return err;
3639
3640                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3641
3642                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
3643                                 /* saw a valid insn
3644                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
3645                                  * save type to validate intersecting paths
3646                                  */
3647                                 *prev_src_type = src_reg_type;
3648
3649                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
3650                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3651                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
3652                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
3653                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
3654                                  * with different pointer types:
3655                                  * src_reg == ctx in one branch and
3656                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
3657                                  * Reject it.
3658                                  */
3659                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
3660                                 return -EINVAL;
3661                         }
3662
3663                 } else if (class == BPF_STX) {
3664                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
3665
3666                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
3667                                 err = check_xadd(env, insn_idx, insn);
3668                                 if (err)
3669                                         return err;
3670                                 insn_idx++;
3671                                 continue;
3672                         }
3673
3674                         /* check src1 operand */
3675                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3676                         if (err)
3677                                 return err;
3678                         /* check src2 operand */
3679                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3680                         if (err)
3681                                 return err;
3682
3683                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
3684
3685                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3686                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3687                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3688                                                insn->src_reg);
3689                         if (err)
3690                                 return err;
3691
3692                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3693
3694                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
3695                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
3696                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
3697                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3698                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
3699                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
3700                                 return -EINVAL;
3701                         }
3702
3703                 } else if (class == BPF_ST) {
3704                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
3705                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
3706                                 verbose("BPF_ST uses reserved fields\n");
3707                                 return -EINVAL;
3708                         }
3709                         /* check src operand */
3710                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3711                         if (err)
3712                                 return err;
3713
3714                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3715                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3716                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3717                                                -1);
3718                         if (err)
3719                                 return err;
3720
3721                 } else if (class == BPF_JMP) {
3722                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3723
3724                         if (opcode == BPF_CALL) {
3725                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3726                                     insn->off != 0 ||
3727                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3728                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3729                                         verbose("BPF_CALL uses reserved fields\n");
3730                                         return -EINVAL;
3731                                 }
3732
3733                                 err = check_call(env, insn->imm, insn_idx);
3734                                 if (err)
3735                                         return err;
3736
3737                         } else if (opcode == BPF_JA) {
3738                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3739                                     insn->imm != 0 ||
3740                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3741                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3742                                         verbose("BPF_JA uses reserved fields\n");
3743                                         return -EINVAL;
3744                                 }
3745
3746                                 insn_idx += insn->off + 1;
3747                                 continue;
3748
3749                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
3750                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3751                                     insn->imm != 0 ||
3752                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3753                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3754                                         verbose("BPF_EXIT uses reserved fields\n");
3755                                         return -EINVAL;
3756                                 }
3757
3758                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
3759                                  * to return the value from eBPF program.
3760                                  * Make sure that it's readable at this time
3761                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
3762                                  * something into it earlier
3763                                  */
3764                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
3765                                 if (err)
3766                                         return err;
3767
3768                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
3769                                         verbose("R0 leaks addr as return value\n");
3770                                         return -EACCES;
3771                                 }
3772
3773 process_bpf_exit:
3774                                 insn_idx = pop_stack(env, &prev_insn_idx);
3775                                 if (insn_idx < 0) {
3776                                         break;
3777                                 } else {
3778                                         do_print_state = true;
3779                                         continue;
3780                                 }
3781                         } else {
3782                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
3783                                 if (err)
3784                                         return err;
3785                         }
3786                 } else if (class == BPF_LD) {
3787                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3788
3789                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
3790                                 err = check_ld_abs(env, insn);
3791                                 if (err)
3792                                         return err;
3793
3794                         } else if (mode == BPF_IMM) {
3795                                 err = check_ld_imm(env, insn);
3796                                 if (err)
3797                                         return err;
3798
3799                                 insn_idx++;
3800                         } else {
3801                                 verbose("invalid BPF_LD mode\n");
3802                                 return -EINVAL;
3803                         }
3804                 } else {
3805                         verbose("unknown insn class %d\n", class);
3806                         return -EINVAL;
3807                 }
3808
3809                 insn_idx++;
3810         }
3811
3812         verbose("processed %d insns, stack depth %d\n",
3813                 insn_processed, env->prog->aux->stack_depth);
3814         return 0;
3815 }
3816
3817 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
3818 {
3819         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
3820                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
3821                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
3822                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
3823 }
3824
3825 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_map *map,
3826                                         struct bpf_prog *prog)
3827
3828 {
3829         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
3830          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
3831          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
3832          * triggered.
3833          */
3834         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
3835                 if (!check_map_prealloc(map)) {
3836                         verbose("perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
3837                         return -EINVAL;
3838                 }
3839                 if (map->inner_map_meta &&
3840                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
3841                         verbose("perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
3842                         return -EINVAL;
3843                 }
3844         }
3845         return 0;
3846 }
3847
3848 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
3849  * replace them with actual map pointers
3850  */
3851 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
3852 {
3853         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3854         int insn_cnt = env->prog->len;
3855         int i, j, err;
3856
3857         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
3858         if (err)
3859                 return err;
3860
3861         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3862                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
3863                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
3864                         verbose("BPF_LDX uses reserved fields\n");
3865                         return -EINVAL;
3866                 }
3867
3868                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
3869                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
3870                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
3871                         verbose("BPF_STX uses reserved fields\n");
3872                         return -EINVAL;
3873                 }
3874
3875                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
3876                         struct bpf_map *map;
3877                         struct fd f;
3878
3879                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
3880                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
3881                             insn[1].off != 0) {
3882                                 verbose("invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
3883                                 return -EINVAL;
3884                         }
3885
3886                         if (insn->src_reg == 0)
3887                                 /* valid generic load 64-bit imm */
3888                                 goto next_insn;
3889
3890                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
3891                                 verbose("unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
3892                                 return -EINVAL;
3893                         }
3894
3895                         f = fdget(insn->imm);
3896                         map = __bpf_map_get(f);
3897                         if (IS_ERR(map)) {
3898                                 verbose("fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
3899                                         insn->imm);
3900                                 return PTR_ERR(map);
3901                         }
3902
3903                         err = check_map_prog_compatibility(map, env->prog);
3904                         if (err) {
3905                                 fdput(f);
3906                                 return err;
3907                         }
3908
3909                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
3910                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
3911                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
3912
3913                         /* check whether we recorded this map already */
3914                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
3915                                 if (env->used_maps[j] == map) {
3916                                         fdput(f);
3917                                         goto next_insn;
3918                                 }
3919
3920                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
3921                                 fdput(f);
3922                                 return -E2BIG;
3923                         }
3924
3925                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
3926                          * the map will be released by release_maps() or it
3927                          * will be used by the valid program until it's unloaded
3928                          * and all maps are released in free_bpf_prog_info()
3929                          */
3930                         map = bpf_map_inc(map, false);
3931                         if (IS_ERR(map)) {
3932                                 fdput(f);
3933                                 return PTR_ERR(map);
3934                         }
3935                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
3936
3937                         fdput(f);
3938 next_insn:
3939                         insn++;
3940                         i++;
3941                 }
3942         }
3943
3944         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
3945          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
3946          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
3947          */
3948         return 0;
3949 }
3950
3951 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
3952 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
3953 {
3954         int i;
3955
3956         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
3957                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
3958 }
3959
3960 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
3961 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
3962 {
3963         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3964         int insn_cnt = env->prog->len;
3965         int i;
3966
3967         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
3968                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
3969                         insn->src_reg = 0;
3970 }
3971
3972 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
3973  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
3974  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
3975  */
3976 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
3977                                 u32 off, u32 cnt)
3978 {
3979         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
3980
3981         if (cnt == 1)
3982                 return 0;
3983         new_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * prog_len);
3984         if (!new_data)
3985                 return -ENOMEM;
3986         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
3987         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
3988                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
3989         env->insn_aux_data = new_data;
3990         vfree(old_data);
3991         return 0;
3992 }
3993
3994 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
3995                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
3996 {
3997         struct bpf_prog *new_prog;
3998
3999         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
4000         if (!new_prog)
4001                 return NULL;
4002         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
4003                 return NULL;
4004         return new_prog;
4005 }
4006
4007 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
4008  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
4009  */
4010 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
4011 {
4012         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->prog->aux->ops;
4013         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
4014         const int insn_cnt = env->prog->len;
4015         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
4016         struct bpf_prog *new_prog;
4017         enum bpf_access_type type;
4018         bool is_narrower_load;
4019         u32 target_size;
4020
4021         if (ops->gen_prologue) {
4022                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
4023                                         env->prog);
4024                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4025                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
4026                         return -EINVAL;
4027                 } else if (cnt) {
4028                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
4029                         if (!new_prog)
4030                                 return -ENOMEM;
4031
4032                         env->prog = new_prog;
4033                         delta += cnt - 1;
4034                 }
4035         }
4036
4037         if (!ops->convert_ctx_access)
4038                 return 0;
4039
4040         insn = env->prog->insnsi + delta;
4041
4042         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4043                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4044                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4045                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4046                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
4047                         type = BPF_READ;
4048                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4049                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4050                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4051                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
4052                         type = BPF_WRITE;
4053                 else
4054                         continue;
4055
4056                 if (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type != PTR_TO_CTX)
4057                         continue;
4058
4059                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
4060                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
4061
4062                 /* If the read access is a narrower load of the field,
4063                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
4064                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
4065                  * we will apply proper mask to the result.
4066                  */
4067                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
4068                 if (is_narrower_load) {
4069                         u32 off = insn->off;
4070                         u8 size_code;
4071
4072                         if (type == BPF_WRITE) {
4073                                 verbose("bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
4074                                 return -EINVAL;
4075                         }
4076
4077                         size_code = BPF_H;
4078                         if (ctx_field_size == 4)
4079                                 size_code = BPF_W;
4080                         else if (ctx_field_size == 8)
4081                                 size_code = BPF_DW;
4082
4083                         insn->off = off & ~(ctx_field_size - 1);
4084                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
4085                 }
4086
4087                 target_size = 0;
4088                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
4089                                               &target_size);
4090                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
4091                     (ctx_field_size && !target_size)) {
4092                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
4093                         return -EINVAL;
4094                 }
4095
4096                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
4097                         if (ctx_field_size <= 4)
4098                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4099                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4100                         else
4101                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4102                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4103                 }
4104
4105                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
4106                 if (!new_prog)
4107                         return -ENOMEM;
4108
4109                 delta += cnt - 1;
4110
4111                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4112                 env->prog = new_prog;
4113                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4114         }
4115
4116         return 0;
4117 }
4118
4119 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
4120  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
4121  *
4122  * this function is called after eBPF program passed verification
4123  */
4124 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
4125 {
4126         struct bpf_prog *prog = env->prog;
4127         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
4128         const struct bpf_func_proto *fn;
4129         const int insn_cnt = prog->len;
4130         struct bpf_insn insn_buf[16];
4131         struct bpf_prog *new_prog;
4132         struct bpf_map *map_ptr;
4133         int i, cnt, delta = 0;
4134
4135         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4136                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
4137                         continue;
4138
4139                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
4140                         prog->dst_needed = 1;
4141                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
4142                         bpf_user_rnd_init_once();
4143                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
4144                         /* If we tail call into other programs, we
4145                          * cannot make any assumptions since they can
4146                          * be replaced dynamically during runtime in
4147                          * the program array.
4148                          */
4149                         prog->cb_access = 1;
4150                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
4151
4152                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
4153                          * conditional branch in the interpeter for every normal
4154                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
4155                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
4156                          */
4157                         insn->imm = 0;
4158                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
4159                         continue;
4160                 }
4161
4162                 if (ebpf_jit_enabled() && insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem) {
4163                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
4164                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON ||
4165                             !map_ptr->ops->map_gen_lookup)
4166                                 goto patch_call_imm;
4167
4168                         cnt = map_ptr->ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
4169                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4170                                 verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
4171                                 return -EINVAL;
4172                         }
4173
4174                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
4175                                                        cnt);
4176                         if (!new_prog)
4177                                 return -ENOMEM;
4178
4179                         delta += cnt - 1;
4180
4181                         /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4182                         env->prog = prog = new_prog;
4183                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4184                         continue;
4185                 }
4186
4187 patch_call_imm:
4188                 fn = prog->aux->ops->get_func_proto(insn->imm);
4189                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
4190                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
4191                  */
4192                 if (!fn->func) {
4193                         verbose("kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
4194                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
4195                         return -EFAULT;
4196                 }
4197                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
4198         }
4199
4200         return 0;
4201 }
4202
4203 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
4204 {
4205         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
4206         int i;
4207
4208         if (!env->explored_states)
4209                 return;
4210
4211         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
4212                 sl = env->explored_states[i];
4213
4214                 if (sl)
4215                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
4216                                 sln = sl->next;
4217                                 kfree(sl);
4218                                 sl = sln;
4219                         }
4220         }
4221
4222         kfree(env->explored_states);
4223 }
4224
4225 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
4226 {
4227         char __user *log_ubuf = NULL;
4228         struct bpf_verifier_env *env;
4229         int ret = -EINVAL;
4230
4231         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
4232          * allocate/free it every time bpf_check() is called
4233          */
4234         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
4235         if (!env)
4236                 return -ENOMEM;
4237
4238         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
4239                                      (*prog)->len);
4240         ret = -ENOMEM;
4241         if (!env->insn_aux_data)
4242                 goto err_free_env;
4243         env->prog = *prog;
4244
4245         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
4246         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
4247
4248         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
4249                 /* user requested verbose verifier output
4250                  * and supplied buffer to store the verification trace
4251                  */
4252                 log_level = attr->log_level;
4253                 log_ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
4254                 log_size = attr->log_size;
4255                 log_len = 0;
4256
4257                 ret = -EINVAL;
4258                 /* log_* values have to be sane */
4259                 if (log_size < 128 || log_size > UINT_MAX >> 8 ||
4260                     log_level == 0 || log_ubuf == NULL)
4261                         goto err_unlock;
4262
4263                 ret = -ENOMEM;
4264                 log_buf = vmalloc(log_size);
4265                 if (!log_buf)
4266                         goto err_unlock;
4267         } else {
4268                 log_level = 0;
4269         }
4270
4271         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
4272         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
4273                 env->strict_alignment = true;
4274
4275         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
4276         if (ret < 0)
4277                 goto skip_full_check;
4278
4279         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
4280                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
4281                                        GFP_USER);
4282         ret = -ENOMEM;
4283         if (!env->explored_states)
4284                 goto skip_full_check;
4285
4286         ret = check_cfg(env);
4287         if (ret < 0)
4288                 goto skip_full_check;
4289
4290         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
4291
4292         ret = do_check(env);
4293
4294 skip_full_check:
4295         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
4296         free_states(env);
4297
4298         if (ret == 0)
4299                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
4300                 ret = convert_ctx_accesses(env);
4301
4302         if (ret == 0)
4303                 ret = fixup_bpf_calls(env);
4304
4305         if (log_level && log_len >= log_size - 1) {
4306                 BUG_ON(log_len >= log_size);
4307                 /* verifier log exceeded user supplied buffer */
4308                 ret = -ENOSPC;
4309                 /* fall through to return what was recorded */
4310         }
4311
4312         /* copy verifier log back to user space including trailing zero */
4313         if (log_level && copy_to_user(log_ubuf, log_buf, log_len + 1) != 0) {
4314                 ret = -EFAULT;
4315                 goto free_log_buf;
4316         }
4317
4318         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
4319                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
4320                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
4321                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
4322                                                           GFP_KERNEL);
4323
4324                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
4325                         ret = -ENOMEM;
4326                         goto free_log_buf;
4327                 }
4328
4329                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
4330                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
4331                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
4332
4333                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
4334                  * bpf_ld_imm64 instructions
4335                  */
4336                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
4337         }
4338
4339 free_log_buf:
4340         if (log_level)
4341                 vfree(log_buf);
4342         if (!env->prog->aux->used_maps)
4343                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
4344                  * them now. Otherwise free_bpf_prog_info() will release them.
4345                  */
4346                 release_maps(env);
4347         *prog = env->prog;
4348 err_unlock:
4349         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
4350         vfree(env->insn_aux_data);
4351 err_free_env:
4352         kfree(env);
4353         return ret;
4354 }
4355
4356 int bpf_analyzer(struct bpf_prog *prog, const struct bpf_ext_analyzer_ops *ops,
4357                  void *priv)
4358 {
4359         struct bpf_verifier_env *env;
4360         int ret;
4361
4362         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
4363         if (!env)
4364                 return -ENOMEM;
4365
4366         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
4367                                      prog->len);
4368         ret = -ENOMEM;
4369         if (!env->insn_aux_data)
4370                 goto err_free_env;
4371         env->prog = prog;
4372         env->analyzer_ops = ops;
4373         env->analyzer_priv = priv;
4374
4375         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
4376         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
4377
4378         log_level = 0;
4379
4380         env->strict_alignment = false;
4381         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
4382                 env->strict_alignment = true;
4383
4384         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
4385                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
4386                                        GFP_KERNEL);
4387         ret = -ENOMEM;
4388         if (!env->explored_states)
4389                 goto skip_full_check;
4390
4391         ret = check_cfg(env);
4392         if (ret < 0)
4393                 goto skip_full_check;
4394
4395         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
4396
4397         ret = do_check(env);
4398
4399 skip_full_check:
4400         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
4401         free_states(env);
4402
4403         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
4404         vfree(env->insn_aux_data);
4405 err_free_env:
4406         kfree(env);
4407         return ret;
4408 }
4409 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_analyzer);