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         if (regno == BPF_REG_FP)
 657                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
 658                 return;
 659
 660         while (parent) {
 661                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
 662                 if (state->regs[regno].live & REG_LIVE_WRITTEN)
 663                         break;
 664                 /* ... then we depend on parent's value */
 665                 parent->regs[regno].live |= REG_LIVE_READ;
 666                 state = parent;
 667                 parent = state->parent;
 668         }
 669 }
 670
 671 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
 672                          enum reg_arg_type t)
 673 {
 674         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 675
 676         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
 677                 verbose("R%d is invalid\n", regno);
 678                 return -EINVAL;
 679         }
 680
 681         if (t == SRC_OP) {
 682                 /* check whether register used as source operand can be read */
 683                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
 684                         verbose("R%d !read_ok\n", regno);
 685                         return -EACCES;
 686                 }
 687                 mark_reg_read(&env->cur_state, regno);
 688         } else {
 689                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
 690                 if (regno == BPF_REG_FP) {
 691                         verbose("frame pointer is read only\n");
 692                         return -EACCES;
 693                 }
 694                 regs[regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
 695                 if (t == DST_OP)
 696                         mark_reg_unknown(regs, regno);
 697         }
 698         return 0;
 699 }
 700
 701 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
 702 {
 703         switch (type) {
 704         case PTR_TO_MAP_VALUE:
 705         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
 706         case PTR_TO_STACK:
 707         case PTR_TO_CTX:
 708         case PTR_TO_PACKET:
 709         case PTR_TO_PACKET_END:
 710         case CONST_PTR_TO_MAP:
 711                 return true;
 712         default:
 713                 return false;
 714         }
 715 }
 716
 717 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
 718  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
 719  */
 720 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_state *state, int off,
 721                              int size, int value_regno)
 722 {
 723         int i, spi = (MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE;
 724         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
 725          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
 726          */
 727
 728         if (value_regno >= 0 &&
 729             is_spillable_regtype(state->regs[value_regno].type)) {
 730
 731                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
 732                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 733                         verbose("invalid size of register spill\n");
 734                         return -EACCES;
 735                 }
 736
 737                 /* save register state */
 738                 state->spilled_regs[spi] = state->regs[value_regno];
 739                 state->spilled_regs[spi].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
 740
 741                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
 742                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_SPILL;
 743         } else {
 744                 /* regular write of data into stack */
 745                 state->spilled_regs[spi] = (struct bpf_reg_state) {};
 746
 747                 for (i = 0; i < size; i++)
 748                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_MISC;
 749         }
 750         return 0;
 751 }
 752
 753 static void mark_stack_slot_read(const struct bpf_verifier_state *state, int slot)
 754 {
 755         struct bpf_verifier_state *parent = state->parent;
 756
 757         while (parent) {
 758                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
 759                 if (state->spilled_regs[slot].live & REG_LIVE_WRITTEN)
 760                         break;
 761                 /* ... then we depend on parent's value */
 762                 parent->spilled_regs[slot].live |= REG_LIVE_READ;
 763                 state = parent;
 764                 parent = state->parent;
 765         }
 766 }
 767
 768 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_state *state, int off, int size,
 769                             int value_regno)
 770 {
 771         u8 *slot_type;
 772         int i, spi;
 773
 774         slot_type = &state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off];
 775
 776         if (slot_type[0] == STACK_SPILL) {
 777                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 778                         verbose("invalid size of register spill\n");
 779                         return -EACCES;
 780                 }
 781                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
 782                         if (slot_type[i] != STACK_SPILL) {
 783                                 verbose("corrupted spill memory\n");
 784                                 return -EACCES;
 785                         }
 786                 }
 787
 788                 spi = (MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE;
 789
 790                 if (value_regno >= 0) {
 791                         /* restore register state from stack */
 792                         state->regs[value_regno] = state->spilled_regs[spi];
 793                         mark_stack_slot_read(state, spi);
 794                 }
 795                 return 0;
 796         } else {
 797                 for (i = 0; i < size; i++) {
 798                         if (slot_type[i] != STACK_MISC) {
 799                                 verbose("invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
 800                                         off, i, size);
 801                                 return -EACCES;
 802                         }
 803                 }
 804                 if (value_regno >= 0)
 805                         /* have read misc data from the stack */
 806                         mark_reg_unknown(state->regs, value_regno);
 807                 return 0;
 808         }
 809 }
 810
 811 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
 812 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 813                             int size)
 814 {
 815         struct bpf_map *map = env->cur_state.regs[regno].map_ptr;
 816
 817         if (off < 0 || size <= 0 || off + size > map->value_size) {
 818                 verbose("invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
 819                         map->value_size, off, size);
 820                 return -EACCES;
 821         }
 822         return 0;
 823 }
 824
 825 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
 826 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
 827                                 int off, int size)
 828 {
 829         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 830         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
 831         int err;
 832
 833         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
 834          * need to try adding each of min_value and max_value to off
 835          * to make sure our theoretical access will be safe.
 836          */
 837         if (log_level)
 838                 print_verifier_state(state);
 839         /* The minimum value is only important with signed
 840          * comparisons where we can't assume the floor of a
 841          * value is 0.  If we are using signed variables for our
 842          * index'es we need to make sure that whatever we use
 843          * will have a set floor within our range.
 844          */
 845         if (reg->smin_value < 0) {
 846                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
 847                         regno);
 848                 return -EACCES;
 849         }
 850         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size);
 851         if (err) {
 852                 verbose("R%d min value is outside of the array range\n", regno);
 853                 return err;
 854         }
 855
 856         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
 857          * sure we won't do bad things.
 858          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
 859          */
 860         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
 861                 verbose("R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
 862                         regno);
 863                 return -EACCES;
 864         }
 865         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size);
 866         if (err)
 867                 verbose("R%d max value is outside of the array range\n", regno);
 868         return err;
 869 }
 870
 871 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
 872
 873 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
 874                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
 875                                        enum bpf_access_type t)
 876 {
 877         switch (env->prog->type) {
 878         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
 879         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
 880                 /* dst_input() and dst_output() can't write for now */
 881                 if (t == BPF_WRITE)
 882                         return false;
 883                 /* fallthrough */
 884         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
 885         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
 886         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
 887         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
 888         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
 889                 if (meta)
 890                         return meta->pkt_access;
 891
 892                 env->seen_direct_write = true;
 893                 return true;
 894         default:
 895                 return false;
 896         }
 897 }
 898
 899 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
 900                                  int off, int size)
 901 {
 902         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 903         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
 904
 905         if (off < 0 || size <= 0 || (u64)off + size > reg->range) {
 906                 verbose("invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
 907                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
 908                 return -EACCES;
 909         }
 910         return 0;
 911 }
 912
 913 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 914                                int size)
 915 {
 916         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 917         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
 918         int err;
 919
 920         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
 921          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
 922          * offset.
 923          */
 924
 925         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
 926          * detail to prove they're safe.
 927          */
 928         if (reg->smin_value < 0) {
 929                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
 930                         regno);
 931                 return -EACCES;
 932         }
 933         err = __check_packet_access(env, regno, off, size);
 934         if (err) {
 935                 verbose("R%d offset is outside of the packet\n", regno);
 936                 return err;
 937         }
 938         return err;
 939 }
 940
 941 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
 942 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
 943                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
 944 {
 945         struct bpf_insn_access_aux info = {
 946                 .reg_type = *reg_type,
 947         };
 948
 949         /* for analyzer ctx accesses are already validated and converted */
 950         if (env->analyzer_ops)
 951                 return 0;
 952
 953         if (env->prog->aux->ops->is_valid_access &&
 954             env->prog->aux->ops->is_valid_access(off, size, t, &info)) {
 955                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
 956                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
 957                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
 958                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
 959                  * will only allow for whole field access and rejects any other
 960                  * type of narrower access.
 961                  */
 962                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
 963                 *reg_type = info.reg_type;
 964
 965                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
 966                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
 967                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
 968                 return 0;
 969         }
 970
 971         verbose("invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
 972         return -EACCES;
 973 }
 974
 975 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
 976                                const struct bpf_reg_state *reg)
 977 {
 978         if (allow_ptr_leaks)
 979                 return false;
 980
 981         return reg->type != SCALAR_VALUE;
 982 }
 983
 984 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
 985 {
 986         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, &env->cur_state.regs[regno]);
 987 }
 988
 989 static int check_pkt_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
 990                                    int off, int size, bool strict)
 991 {
 992         struct tnum reg_off;
 993         int ip_align;
 994
 995         /* Byte size accesses are always allowed. */
 996         if (!strict || size == 1)
 997                 return 0;
 998
 999         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
1000          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
1001          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
1002          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
1003          * to this code only in strict mode where we want to emulate
1004          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
1005          * unconditional IP align value of '2'.
1006          */
1007         ip_align = 2;
1008
1009         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
1010         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1011                 char tn_buf[48];
1012
1013                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1014                 verbose("misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
1015                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
1016                 return -EACCES;
1017         }
1018
1019         return 0;
1020 }
1021
1022 static int check_generic_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
1023                                        const char *pointer_desc,
1024                                        int off, int size, bool strict)
1025 {
1026         struct tnum reg_off;
1027
1028         /* Byte size accesses are always allowed. */
1029         if (!strict || size == 1)
1030                 return 0;
1031
1032         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
1033         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1034                 char tn_buf[48];
1035
1036                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1037                 verbose("misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
1038                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
1039                 return -EACCES;
1040         }
1041
1042         return 0;
1043 }
1044
1045 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1046                                const struct bpf_reg_state *reg,
1047                                int off, int size)
1048 {
1049         bool strict = env->strict_alignment;
1050         const char *pointer_desc = "";
1051
1052         switch (reg->type) {
1053         case PTR_TO_PACKET:
1054                 /* special case, because of NET_IP_ALIGN */
1055                 return check_pkt_ptr_alignment(reg, off, size, strict);
1056         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1057                 pointer_desc = "value ";
1058                 break;
1059         case PTR_TO_CTX:
1060                 pointer_desc = "context ";
1061                 break;
1062         case PTR_TO_STACK:
1063                 pointer_desc = "stack ";
1064                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
1065                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
1066                  * aligned.
1067                  */
1068                 strict = true;
1069                 break;
1070         default:
1071                 break;
1072         }
1073         return check_generic_ptr_alignment(reg, pointer_desc, off, size, strict);
1074 }
1075
1076 /* truncate register to smaller size (in bytes)
1077  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
1078  */
1079 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
1080 {
1081         u64 mask;
1082
1083         /* clear high bits in bit representation */
1084         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
1085
1086         /* fix arithmetic bounds */
1087         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
1088         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
1089                 reg->umin_value &= mask;
1090                 reg->umax_value &= mask;
1091         } else {
1092                 reg->umin_value = 0;
1093                 reg->umax_value = mask;
1094         }
1095         reg->smin_value = reg->umin_value;
1096         reg->smax_value = reg->umax_value;
1097 }
1098
1099 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
1100  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
1101  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
1102  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
1103  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
1104  */
1105 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno, int off,
1106                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
1107                             int value_regno)
1108 {
1109         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1110         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
1111         int size, err = 0;
1112
1113         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
1114         if (size < 0)
1115                 return size;
1116
1117         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
1118         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size);
1119         if (err)
1120                 return err;
1121
1122         /* for access checks, reg->off is just part of off */
1123         off += reg->off;
1124
1125         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
1126                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1127                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1128                         verbose("R%d leaks addr into map\n", value_regno);
1129                         return -EACCES;
1130                 }
1131
1132                 err = check_map_access(env, regno, off, size);
1133                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1134                         mark_reg_unknown(state->regs, value_regno);
1135
1136         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
1137                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
1138
1139                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1140                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1141                         verbose("R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
1142                         return -EACCES;
1143                 }
1144                 /* ctx accesses must be at a fixed offset, so that we can
1145                  * determine what type of data were returned.
1146                  */
1147                 if (reg->off) {
1148                         verbose("dereference of modified ctx ptr R%d off=%d+%d, ctx+const is allowed, ctx+const+const is not\n",
1149                                 regno, reg->off, off - reg->off);
1150                         return -EACCES;
1151                 }
1152                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
1153                         char tn_buf[48];
1154
1155                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1156                         verbose("variable ctx access var_off=%s off=%d size=%d",
1157                                 tn_buf, off, size);
1158                         return -EACCES;
1159                 }
1160                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
1161                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
1162                         /* ctx access returns either a scalar, or a
1163                          * PTR_TO_PACKET[_END].  In the latter case, we know
1164                          * the offset is zero.
1165                          */
1166                         if (reg_type == SCALAR_VALUE)
1167                                 mark_reg_unknown(state->regs, value_regno);
1168                         else
1169                                 mark_reg_known_zero(state->regs, value_regno);
1170                         state->regs[value_regno].id = 0;
1171                         state->regs[value_regno].off = 0;
1172                         state->regs[value_regno].range = 0;
1173                         state->regs[value_regno].type = reg_type;
1174                 }
1175
1176         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
1177                 /* stack accesses must be at a fixed offset, so that we can
1178                  * determine what type of data were returned.
1179                  * See check_stack_read().
1180                  */
1181                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1182                         char tn_buf[48];
1183
1184                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1185                         verbose("variable stack access var_off=%s off=%d size=%d",
1186                                 tn_buf, off, size);
1187                         return -EACCES;
1188                 }
1189                 off += reg->var_off.value;
1190                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
1191                         verbose("invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
1192                         return -EACCES;
1193                 }
1194
1195                 if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1196                         env->prog->aux->stack_depth = -off;
1197
1198                 if (t == BPF_WRITE) {
1199                         if (!env->allow_ptr_leaks &&
1200                             state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off] == STACK_SPILL &&
1201                             size != BPF_REG_SIZE) {
1202                                 verbose("attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
1203                                 return -EACCES;
1204                         }
1205                         err = check_stack_write(state, off, size, value_regno);
1206                 } else {
1207                         err = check_stack_read(state, off, size, value_regno);
1208                 }
1209         } else if (reg->type == PTR_TO_PACKET) {
1210                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
1211                         verbose("cannot write into packet\n");
1212                         return -EACCES;
1213                 }
1214                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1215                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1216                         verbose("R%d leaks addr into packet\n", value_regno);
1217                         return -EACCES;
1218                 }
1219                 err = check_packet_access(env, regno, off, size);
1220                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1221                         mark_reg_unknown(state->regs, value_regno);
1222         } else {
1223                 verbose("R%d invalid mem access '%s'\n",
1224                         regno, reg_type_str[reg->type]);
1225                 return -EACCES;
1226         }
1227
1228         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
1229             state->regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
1230                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
1231                 coerce_reg_to_size(&state->regs[value_regno], size);
1232         }
1233         return err;
1234 }
1235
1236 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
1237 {
1238         int err;
1239
1240         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
1241             insn->imm != 0) {
1242                 verbose("BPF_XADD uses reserved fields\n");
1243                 return -EINVAL;
1244         }
1245
1246         /* check src1 operand */
1247         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
1248         if (err)
1249                 return err;
1250
1251         /* check src2 operand */
1252         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
1253         if (err)
1254                 return err;
1255
1256         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1257                 verbose("R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
1258                 return -EACCES;
1259         }
1260
1261         /* check whether atomic_add can read the memory */
1262         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1263                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
1264         if (err)
1265                 return err;
1266
1267         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
1268         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1269                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
1270 }
1271
1272 /* Does this register contain a constant zero? */
1273 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state reg)
1274 {
1275         return reg.type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg.var_off, 0);
1276 }
1277
1278 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
1279  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
1280  * and all elements of stack are initialized.
1281  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
1282  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
1283  */
1284 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1285                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
1286                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
1287 {
1288         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1289         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1290         int off, i;
1291
1292         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK) {
1293                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
1294                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
1295                     register_is_null(regs[regno]))
1296                         return 0;
1297
1298                 verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1299                         reg_type_str[regs[regno].type],
1300                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
1301                 return -EACCES;
1302         }
1303
1304         /* Only allow fixed-offset stack reads */
1305         if (!tnum_is_const(regs[regno].var_off)) {
1306                 char tn_buf[48];
1307
1308                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), regs[regno].var_off);
1309                 verbose("invalid variable stack read R%d var_off=%s\n",
1310                         regno, tn_buf);
1311                 return -EACCES;
1312         }
1313         off = regs[regno].off + regs[regno].var_off.value;
1314         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
1315             access_size <= 0) {
1316                 verbose("invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
1317                         regno, off, access_size);
1318                 return -EACCES;
1319         }
1320
1321         if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1322                 env->prog->aux->stack_depth = -off;
1323
1324         if (meta && meta->raw_mode) {
1325                 meta->access_size = access_size;
1326                 meta->regno = regno;
1327                 return 0;
1328         }
1329
1330         for (i = 0; i < access_size; i++) {
1331                 if (state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] != STACK_MISC) {
1332                         verbose("invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
1333                                 off, i, access_size);
1334                         return -EACCES;
1335                 }
1336         }
1337         return 0;
1338 }
1339
1340 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1341                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
1342                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
1343 {
1344         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *reg = &regs[regno];
1345
1346         switch (reg->type) {
1347         case PTR_TO_PACKET:
1348                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size);
1349         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1350                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size);
1351         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
1352                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
1353                                             zero_size_allowed, meta);
1354         }
1355 }
1356
1357 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1358                           enum bpf_arg_type arg_type,
1359                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
1360 {
1361         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *reg = &regs[regno];
1362         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
1363         int err = 0;
1364
1365         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
1366                 return 0;
1367
1368         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
1369         if (err)
1370                 return err;
1371
1372         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
1373                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
1374                         verbose("R%d leaks addr into helper function\n", regno);
1375                         return -EACCES;
1376                 }
1377                 return 0;
1378         }
1379
1380         if (type == PTR_TO_PACKET &&
1381             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
1382                 verbose("helper access to the packet is not allowed\n");
1383                 return -EACCES;
1384         }
1385
1386         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
1387             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1388                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1389                 if (type != PTR_TO_PACKET && type != expected_type)
1390                         goto err_type;
1391         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1392                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1393                 expected_type = SCALAR_VALUE;
1394                 if (type != expected_type)
1395                         goto err_type;
1396         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1397                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
1398                 if (type != expected_type)
1399                         goto err_type;
1400         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
1401                 expected_type = PTR_TO_CTX;
1402                 if (type != expected_type)
1403                         goto err_type;
1404         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MEM ||
1405                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM) {
1406                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1407                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
1408                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
1409                  * happens during stack boundary checking.
1410                  */
1411                 if (register_is_null(*reg))
1412                         /* final test in check_stack_boundary() */;
1413                 else if (type != PTR_TO_PACKET && type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
1414                          type != expected_type)
1415                         goto err_type;
1416                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
1417         } else {
1418                 verbose("unsupported arg_type %d\n", arg_type);
1419                 return -EFAULT;
1420         }
1421
1422         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1423                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
1424                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
1425         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
1426                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
1427                  * check that [key, key + map->key_size) are within
1428                  * stack limits and initialized
1429                  */
1430                 if (!meta->map_ptr) {
1431                         /* in function declaration map_ptr must come before
1432                          * map_key, so that it's verified and known before
1433                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1434                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1435                          */
1436                         verbose("invalid map_ptr to access map->key\n");
1437                         return -EACCES;
1438                 }
1439                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1440                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1441                                                   meta->map_ptr->key_size);
1442                 else
1443                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1444                                                    meta->map_ptr->key_size,
1445                                                    false, NULL);
1446         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1447                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1448                  * check [value, value + map->value_size) validity
1449                  */
1450                 if (!meta->map_ptr) {
1451                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1452                         verbose("invalid map_ptr to access map->value\n");
1453                         return -EACCES;
1454                 }
1455                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1456                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1457                                                   meta->map_ptr->value_size);
1458                 else
1459                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1460                                                    meta->map_ptr->value_size,
1461                                                    false, NULL);
1462         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1463                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1464                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
1465
1466                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
1467                  * from stack pointer 'buf'. Check it
1468                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
1469                  */
1470                 if (regno == 0) {
1471                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1472                         verbose("ARG_CONST_SIZE cannot be first argument\n");
1473                         return -EACCES;
1474                 }
1475
1476                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
1477                  * happens using its boundaries.
1478                  */
1479
1480                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
1481                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
1482                          * mode so that the program is required to
1483                          * initialize all the memory that the helper could
1484                          * just partially fill up.
1485                          */
1486                         meta = NULL;
1487
1488                 if (reg->smin_value < 0) {
1489                         verbose("R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
1490                                 regno);
1491                         return -EACCES;
1492                 }
1493
1494                 if (reg->umin_value == 0) {
1495                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
1496                                                       zero_size_allowed,
1497                                                       meta);
1498                         if (err)
1499                                 return err;
1500                 }
1501
1502                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
1503                         verbose("R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
1504                                 regno);
1505                         return -EACCES;
1506                 }
1507                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
1508                                               reg->umax_value,
1509                                               zero_size_allowed, meta);
1510         }
1511
1512         return err;
1513 err_type:
1514         verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1515                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
1516         return -EACCES;
1517 }
1518
1519 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_map *map, int func_id)
1520 {
1521         if (!map)
1522                 return 0;
1523
1524         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
1525         switch (map->map_type) {
1526         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
1527                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
1528                         goto error;
1529                 break;
1530         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
1531                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
1532                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output)
1533                         goto error;
1534                 break;
1535         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
1536                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
1537                         goto error;
1538                 break;
1539         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
1540                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
1541                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
1542                         goto error;
1543                 break;
1544         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
1545          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
1546          * for now.
1547          */
1548         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
1549                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
1550                         goto error;
1551                 break;
1552         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
1553         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
1554                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
1555                         goto error;
1556                 break;
1557         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
1558                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
1559                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
1560                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem)
1561                         goto error;
1562                 break;
1563         default:
1564                 break;
1565         }
1566
1567         /* ... and second from the function itself. */
1568         switch (func_id) {
1569         case BPF_FUNC_tail_call:
1570                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
1571                         goto error;
1572                 break;
1573         case BPF_FUNC_perf_event_read:
1574         case BPF_FUNC_perf_event_output:
1575                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
1576                         goto error;
1577                 break;
1578         case BPF_FUNC_get_stackid:
1579                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
1580                         goto error;
1581                 break;
1582         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
1583         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
1584                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
1585                         goto error;
1586                 break;
1587         case BPF_FUNC_redirect_map:
1588                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP)
1589                         goto error;
1590                 break;
1591         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
1592                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1593                         goto error;
1594                 break;
1595         case BPF_FUNC_sock_map_update:
1596                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1597                         goto error;
1598                 break;
1599         default:
1600                 break;
1601         }
1602
1603         return 0;
1604 error:
1605         verbose("cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
1606                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
1607         return -EINVAL;
1608 }
1609
1610 static int check_raw_mode(const struct bpf_func_proto *fn)
1611 {
1612         int count = 0;
1613
1614         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1615                 count++;
1616         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1617                 count++;
1618         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1619                 count++;
1620         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1621                 count++;
1622         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1623                 count++;
1624
1625         return count > 1 ? -EINVAL : 0;
1626 }
1627
1628 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_END] are now invalid,
1629  * so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
1630  */
1631 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
1632 {
1633         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1634         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1635         int i;
1636
1637         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1638                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET ||
1639                     regs[i].type == PTR_TO_PACKET_END)
1640                         mark_reg_unknown(regs, i);
1641
1642         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
1643                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
1644                         continue;
1645                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
1646                 if (reg->type != PTR_TO_PACKET &&
1647                     reg->type != PTR_TO_PACKET_END)
1648                         continue;
1649                 __mark_reg_unknown(reg);
1650         }
1651 }
1652
1653 static int check_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
1654 {
1655         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1656         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
1657         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1658         struct bpf_call_arg_meta meta;
1659         bool changes_data;
1660         int i, err;
1661
1662         /* find function prototype */
1663         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1664                 verbose("invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id), func_id);
1665                 return -EINVAL;
1666         }
1667
1668         if (env->prog->aux->ops->get_func_proto)
1669                 fn = env->prog->aux->ops->get_func_proto(func_id);
1670
1671         if (!fn) {
1672                 verbose("unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id), func_id);
1673                 return -EINVAL;
1674         }
1675
1676         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1677         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1678                 verbose("cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1679                 return -EINVAL;
1680         }
1681
1682         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
1683
1684         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
1685         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
1686
1687         /* We only support one arg being in raw mode at the moment, which
1688          * is sufficient for the helper functions we have right now.
1689          */
1690         err = check_raw_mode(fn);
1691         if (err) {
1692                 verbose("kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
1693                         func_id_name(func_id), func_id);
1694                 return err;
1695         }
1696
1697         /* check args */
1698         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
1699         if (err)
1700                 return err;
1701         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
1702         if (err)
1703                 return err;
1704         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
1705                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1706                         verbose("verifier bug\n");
1707                         return -EINVAL;
1708                 }
1709                 env->insn_aux_data[insn_idx].map_ptr = meta.map_ptr;
1710         }
1711         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
1712         if (err)
1713                 return err;
1714         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
1715         if (err)
1716                 return err;
1717         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
1718         if (err)
1719                 return err;
1720
1721         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
1722          * is inferred from register state.
1723          */
1724         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
1725                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B, BPF_WRITE, -1);
1726                 if (err)
1727                         return err;
1728         }
1729
1730         /* reset caller saved regs */
1731         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
1732                 mark_reg_not_init(regs, caller_saved[i]);
1733                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
1734         }
1735
1736         /* update return register (already marked as written above) */
1737         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1738                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
1739                 mark_reg_unknown(regs, BPF_REG_0);
1740         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1741                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1742         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1743                 struct bpf_insn_aux_data *insn_aux;
1744
1745                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1746                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
1747                 mark_reg_known_zero(regs, BPF_REG_0);
1748                 regs[BPF_REG_0].off = 0;
1749                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1750                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1751                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1752                  */
1753                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1754                         verbose("kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1755                         return -EINVAL;
1756                 }
1757                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
1758                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
1759                 insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
1760                 if (!insn_aux->map_ptr)
1761                         insn_aux->map_ptr = meta.map_ptr;
1762                 else if (insn_aux->map_ptr != meta.map_ptr)
1763                         insn_aux->map_ptr = BPF_MAP_PTR_POISON;
1764         } else {
1765                 verbose("unknown return type %d of func %s#%d\n",
1766                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
1767                 return -EINVAL;
1768         }
1769
1770         err = check_map_func_compatibility(meta.map_ptr, func_id);
1771         if (err)
1772                 return err;
1773
1774         if (changes_data)
1775                 clear_all_pkt_pointers(env);
1776         return 0;
1777 }
1778
1779 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
1780 {
1781         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
1782         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
1783
1784         if (b < 0)
1785                 return res > a;
1786         return res < a;
1787 }
1788
1789 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
1790 {
1791         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
1792         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
1793
1794         if (b < 0)
1795                 return res < a;
1796         return res > a;
1797 }
1798
1799 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
1800                                   const struct bpf_reg_state *reg,
1801                                   enum bpf_reg_type type)
1802 {
1803         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
1804         s64 val = reg->var_off.value;
1805         s64 smin = reg->smin_value;
1806
1807         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
1808                 verbose("math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
1809                         reg_type_str[type], val);
1810                 return false;
1811         }
1812
1813         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
1814                 verbose("%s pointer offset %d is not allowed\n",
1815                         reg_type_str[type], reg->off);
1816                 return false;
1817         }
1818
1819         if (smin == S64_MIN) {
1820                 verbose("math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
1821                         reg_type_str[type]);
1822                 return false;
1823         }
1824
1825         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
1826                 verbose("value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
1827                         smin, reg_type_str[type]);
1828                 return false;
1829         }
1830
1831         return true;
1832 }
1833
1834 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
1835  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
1836  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
1837  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
1838  */
1839 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1840                                    struct bpf_insn *insn,
1841                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
1842                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
1843 {
1844         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg;
1845         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
1846         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
1847             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
1848         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
1849             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
1850         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1851         u32 dst = insn->dst_reg;
1852
1853         dst_reg = &regs[dst];
1854
1855         if (WARN_ON_ONCE(known && (smin_val != smax_val))) {
1856                 print_verifier_state(&env->cur_state);
1857                 verbose("verifier internal error: known but bad sbounds\n");
1858                 return -EINVAL;
1859         }
1860         if (WARN_ON_ONCE(known && (umin_val != umax_val))) {
1861                 print_verifier_state(&env->cur_state);
1862                 verbose("verifier internal error: known but bad ubounds\n");
1863                 return -EINVAL;
1864         }
1865
1866         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
1867                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
1868                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1869                         verbose("R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
1870                                 dst);
1871                 return -EACCES;
1872         }
1873
1874         if (ptr_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1875                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1876                         verbose("R%d pointer arithmetic on PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL prohibited, null-check it first\n",
1877                                 dst);
1878                 return -EACCES;
1879         }
1880         if (ptr_reg->type == CONST_PTR_TO_MAP) {
1881                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1882                         verbose("R%d pointer arithmetic on CONST_PTR_TO_MAP prohibited\n",
1883                                 dst);
1884                 return -EACCES;
1885         }
1886         if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
1887                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1888                         verbose("R%d pointer arithmetic on PTR_TO_PACKET_END prohibited\n",
1889                                 dst);
1890                 return -EACCES;
1891         }
1892
1893         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
1894          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
1895          */
1896         dst_reg->type = ptr_reg->type;
1897         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1898
1899         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
1900             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
1901                 return -EINVAL;
1902
1903         switch (opcode) {
1904         case BPF_ADD:
1905                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
1906                  * the s32 'off' field
1907                  */
1908                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
1909                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
1910                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
1911                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1912                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1913                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1914                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1915                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1916                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
1917                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1918                         break;
1919                 }
1920                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
1921                  * == 0, since it's a scalar.
1922                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
1923                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
1924                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
1925                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
1926                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
1927                  * from ptr_reg.
1928                  */
1929                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
1930                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
1931                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1932                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1933                 } else {
1934                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
1935                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
1936                 }
1937                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
1938                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
1939                         dst_reg->umin_value = 0;
1940                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1941                 } else {
1942                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
1943                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
1944                 }
1945                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1946                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1947                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET) {
1948                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1949                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1950                         dst_reg->range = 0;
1951                 }
1952                 break;
1953         case BPF_SUB:
1954                 if (dst_reg == off_reg) {
1955                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
1956                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1957                                 verbose("R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
1958                                         dst);
1959                         return -EACCES;
1960                 }
1961                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
1962                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
1963                  * be able to deal with it.
1964                  */
1965                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
1966                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1967                                 verbose("R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
1968                                         dst);
1969                         return -EACCES;
1970                 }
1971                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
1972                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
1973                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
1974                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1975                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1976                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1977                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1978                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1979                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1980                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
1981                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1982                         break;
1983                 }
1984                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
1985                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
1986                  */
1987                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
1988                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
1989                         /* Overflow possible, we know nothing */
1990                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1991                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1992                 } else {
1993                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
1994                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
1995                 }
1996                 if (umin_ptr < umax_val) {
1997                         /* Overflow possible, we know nothing */
1998                         dst_reg->umin_value = 0;
1999                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2000                 } else {
2001                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
2002                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
2003                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
2004                 }
2005                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
2006                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
2007                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET) {
2008                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
2009                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
2010                         if (smin_val < 0)
2011                                 dst_reg->range = 0;
2012                 }
2013                 break;
2014         case BPF_AND:
2015         case BPF_OR:
2016         case BPF_XOR:
2017                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit for now.
2018                  * (However, in principle we could allow some cases, e.g.
2019                  * ptr &= ~3 which would reduce min_value by 3.)
2020                  */
2021                 if (!env->allow_ptr_leaks)
2022                         verbose("R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
2023                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2024                 return -EACCES;
2025         default:
2026                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
2027                 if (!env->allow_ptr_leaks)
2028                         verbose("R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
2029                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2030                 return -EACCES;
2031         }
2032
2033         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
2034                 return -EINVAL;
2035
2036         __update_reg_bounds(dst_reg);
2037         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2038         __reg_bound_offset(dst_reg);
2039         return 0;
2040 }
2041
2042 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
2043  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
2044  * need extra checks in the 32-bit case.
2045  */
2046 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2047                                       struct bpf_insn *insn,
2048                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
2049                                       struct bpf_reg_state src_reg)
2050 {
2051         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2052         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2053         bool src_known, dst_known;
2054         s64 smin_val, smax_val;
2055         u64 umin_val, umax_val;
2056         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
2057
2058         smin_val = src_reg.smin_value;
2059         smax_val = src_reg.smax_value;
2060         umin_val = src_reg.umin_value;
2061         umax_val = src_reg.umax_value;
2062         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
2063         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
2064
2065         if (!src_known &&
2066             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
2067                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2068                 return 0;
2069         }
2070
2071         switch (opcode) {
2072         case BPF_ADD:
2073                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
2074                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
2075                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2076                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2077                 } else {
2078                         dst_reg->smin_value += smin_val;
2079                         dst_reg->smax_value += smax_val;
2080                 }
2081                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
2082                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
2083                         dst_reg->umin_value = 0;
2084                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2085                 } else {
2086                         dst_reg->umin_value += umin_val;
2087                         dst_reg->umax_value += umax_val;
2088                 }
2089                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2090                 break;
2091         case BPF_SUB:
2092                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
2093                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
2094                         /* Overflow possible, we know nothing */
2095                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2096                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2097                 } else {
2098                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
2099                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
2100                 }
2101                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
2102                         /* Overflow possible, we know nothing */
2103                         dst_reg->umin_value = 0;
2104                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2105                 } else {
2106                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
2107                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
2108                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
2109                 }
2110                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2111                 break;
2112         case BPF_MUL:
2113                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2114                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
2115                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
2116                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2117                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2118                         break;
2119                 }
2120                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
2121                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
2122                  */
2123                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
2124                         /* Potential overflow, we know nothing */
2125                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2126                         /* (except what we can learn from the var_off) */
2127                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2128                         break;
2129                 }
2130                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
2131                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
2132                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
2133                         /* Overflow possible, we know nothing */
2134                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2135                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2136                 } else {
2137                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2138                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2139                 }
2140                 break;
2141         case BPF_AND:
2142                 if (src_known && dst_known) {
2143                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
2144                                                   src_reg.var_off.value);
2145                         break;
2146                 }
2147                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
2148                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
2149                  */
2150                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2151                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
2152                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
2153                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2154                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
2155                          * ain't nobody got time for that.
2156                          */
2157                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2158                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2159                 } else {
2160                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
2161                          * cast result into s64.
2162                          */
2163                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2164                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2165                 }
2166                 /* We may learn something more from the var_off */
2167                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2168                 break;
2169         case BPF_OR:
2170                 if (src_known && dst_known) {
2171                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
2172                                                   src_reg.var_off.value);
2173                         break;
2174                 }
2175                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
2176                  * maximum of the operands' minima
2177                  */
2178                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2179                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
2180                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
2181                                       dst_reg->var_off.mask;
2182                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2183                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
2184                          * ain't nobody got time for that.
2185                          */
2186                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2187                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2188                 } else {
2189                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
2190                          * cast result into s64.
2191                          */
2192                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2193                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2194                 }
2195                 /* We may learn something more from the var_off */
2196                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2197                 break;
2198         case BPF_LSH:
2199                 if (umax_val >= insn_bitness) {
2200                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
2201                          * This includes shifts by a negative number.
2202                          */
2203                         mark_reg_unknown(regs, insn->dst_reg);
2204                         break;
2205                 }
2206                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
2207                  * up from var_off)
2208                  */
2209                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2210                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2211                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
2212                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
2213                         dst_reg->umin_value = 0;
2214                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2215                 } else {
2216                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
2217                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
2218                 }
2219                 if (src_known)
2220                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
2221                 else
2222                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(tnum_unknown, umin_val);
2223                 /* We may learn something more from the var_off */
2224                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2225                 break;
2226         case BPF_RSH:
2227                 if (umax_val >= insn_bitness) {
2228                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
2229                          * This includes shifts by a negative number.
2230                          */
2231                         mark_reg_unknown(regs, insn->dst_reg);
2232                         break;
2233                 }
2234                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
2235                  * be negative, then either:
2236                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
2237                  *    unknown, so we lose our signed bounds
2238                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
2239                  *    signed bounds
2240                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
2241                  *    about the result
2242                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
2243                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
2244                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
2245                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
2246                  * var_off of the result.
2247                  */
2248                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2249                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2250                 if (src_known)
2251                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off,
2252                                                        umin_val);
2253                 else
2254                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(tnum_unknown, umin_val);
2255                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
2256                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
2257                 /* We may learn something more from the var_off */
2258                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2259                 break;
2260         default:
2261                 mark_reg_unknown(regs, insn->dst_reg);
2262                 break;
2263         }
2264
2265         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
2266                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
2267                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
2268                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
2269         }
2270
2271         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2272         __reg_bound_offset(dst_reg);
2273         return 0;
2274 }
2275
2276 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
2277  * and var_off.
2278  */
2279 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2280                                    struct bpf_insn *insn)
2281 {
2282         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg, *src_reg;
2283         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
2284         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2285         int rc;
2286
2287         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2288         src_reg = NULL;
2289         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
2290                 ptr_reg = dst_reg;
2291         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2292                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
2293                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2294                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2295                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
2296                                  * an arbitrary scalar.
2297                                  */
2298                                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
2299                                         verbose("R%d pointer %s pointer prohibited\n",
2300                                                 insn->dst_reg,
2301                                                 bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2302                                         return -EACCES;
2303                                 }
2304                                 mark_reg_unknown(regs, insn->dst_reg);
2305                                 return 0;
2306                         } else {
2307                                 /* scalar += pointer
2308                                  * This is legal, but we have to reverse our
2309                                  * src/dest handling in computing the range
2310                                  */
2311                                 rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2312                                                              src_reg, dst_reg);
2313                                 if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2314                                         /* scalar += unknown scalar */
2315                                         __mark_reg_unknown(&off_reg);
2316                                         return adjust_scalar_min_max_vals(
2317                                                         env, insn,
2318                                                         dst_reg, off_reg);
2319                                 }
2320                                 return rc;
2321                         }
2322                 } else if (ptr_reg) {
2323                         /* pointer += scalar */
2324                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2325                                                      dst_reg, src_reg);
2326                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2327                                 /* unknown scalar += scalar */
2328                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2329                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2330                                                 env, insn, dst_reg, *src_reg);
2331                         }
2332                         return rc;
2333                 }
2334         } else {
2335                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
2336                  * need to be able to read from this state.
2337                  */
2338                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
2339                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
2340                 src_reg = &off_reg;
2341                 if (ptr_reg) { /* pointer += K */
2342                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2343                                                      ptr_reg, src_reg);
2344                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2345                                 /* unknown scalar += K */
2346                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2347                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2348                                                 env, insn, dst_reg, off_reg);
2349                         }
2350                         return rc;
2351                 }
2352         }
2353
2354         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
2355         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
2356                 print_verifier_state(&env->cur_state);
2357                 verbose("verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
2358                 return -EINVAL;
2359         }
2360         if (WARN_ON(!src_reg)) {
2361                 print_verifier_state(&env->cur_state);
2362                 verbose("verifier internal error: no src_reg\n");
2363                 return -EINVAL;
2364         }
2365         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
2366 }
2367
2368 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
2369 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2370 {
2371         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2372         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2373         int err;
2374
2375         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
2376                 if (opcode == BPF_NEG) {
2377                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
2378                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
2379                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
2380                                 verbose("BPF_NEG uses reserved fields\n");
2381                                 return -EINVAL;
2382                         }
2383                 } else {
2384                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2385                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
2386                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2387                                 verbose("BPF_END uses reserved fields\n");
2388                                 return -EINVAL;
2389                         }
2390                 }
2391
2392                 /* check src operand */
2393                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2394                 if (err)
2395                         return err;
2396
2397                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2398                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
2399                                 insn->dst_reg);
2400                         return -EACCES;
2401                 }
2402
2403                 /* check dest operand */
2404                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2405                 if (err)
2406                         return err;
2407
2408         } else if (opcode == BPF_MOV) {
2409
2410                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2411                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2412                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
2413                                 return -EINVAL;
2414                         }
2415
2416                         /* check src operand */
2417                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2418                         if (err)
2419                                 return err;
2420                 } else {
2421                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2422                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
2423                                 return -EINVAL;
2424                         }
2425                 }
2426
2427                 /* check dest operand */
2428                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2429                 if (err)
2430                         return err;
2431
2432                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2433                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2434                                 /* case: R1 = R2
2435                                  * copy register state to dest reg
2436                                  */
2437                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
2438                                 regs[insn->dst_reg].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2439                         } else {
2440                                 /* R1 = (u32) R2 */
2441                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2442                                         verbose("R%d partial copy of pointer\n",
2443                                                 insn->src_reg);
2444                                         return -EACCES;
2445                                 }
2446                                 mark_reg_unknown(regs, insn->dst_reg);
2447                                 coerce_reg_to_size(&regs[insn->dst_reg], 4);
2448                         }
2449                 } else {
2450                         /* case: R = imm
2451                          * remember the value we stored into this reg
2452                          */
2453                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
2454                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2455                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
2456                                                  insn->imm);
2457                         } else {
2458                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
2459                                                  (u32)insn->imm);
2460                         }
2461                 }
2462
2463         } else if (opcode > BPF_END) {
2464                 verbose("invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
2465                 return -EINVAL;
2466
2467         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
2468
2469                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2470                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2471                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
2472                                 return -EINVAL;
2473                         }
2474                         /* check src1 operand */
2475                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2476                         if (err)
2477                                 return err;
2478                 } else {
2479                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2480                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
2481                                 return -EINVAL;
2482                         }
2483                 }
2484
2485                 /* check src2 operand */
2486                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2487                 if (err)
2488                         return err;
2489
2490                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
2491                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
2492                         verbose("div by zero\n");
2493                         return -EINVAL;
2494                 }
2495
2496                 if (opcode == BPF_ARSH && BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
2497                         verbose("BPF_ARSH not supported for 32 bit ALU\n");
2498                         return -EINVAL;
2499                 }
2500
2501                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
2502                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
2503                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
2504
2505                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
2506                                 verbose("invalid shift %d\n", insn->imm);
2507                                 return -EINVAL;
2508                         }
2509                 }
2510
2511                 /* check dest operand */
2512                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
2513                 if (err)
2514                         return err;
2515
2516                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
2517         }
2518
2519         return 0;
2520 }
2521
2522 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *state,
2523                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
2524                                    bool range_right_open)
2525 {
2526         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2527         u16 new_range;
2528         int i;
2529
2530         if (dst_reg->off < 0 ||
2531             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
2532                 /* This doesn't give us any range */
2533                 return;
2534
2535         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
2536             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
2537                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
2538                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
2539                  */
2540                 return;
2541
2542         new_range = dst_reg->off;
2543         if (range_right_open)
2544                 new_range--;
2545
2546         /* Examples for register markings:
2547          *
2548          * pkt_data in dst register:
2549          *
2550          *   r2 = r3;
2551          *   r2 += 8;
2552          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
2553          *   <access okay>
2554          *
2555          *   r2 = r3;
2556          *   r2 += 8;
2557          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
2558          *   <handle exception>
2559          *
2560          *   Where:
2561          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
2562          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2563          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2564          *
2565          * pkt_data in src register:
2566          *
2567          *   r2 = r3;
2568          *   r2 += 8;
2569          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
2570          *   <handle exception>
2571          *
2572          *   r2 = r3;
2573          *   r2 += 8;
2574          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
2575          *   <access okay>
2576          *
2577          *   Where:
2578          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
2579          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2580          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2581          *
2582          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
2583          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
2584          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
2585          * the check.
2586          */
2587
2588         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
2589          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
2590          * the range won't allow anything.
2591          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
2592          */
2593         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2594                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET && regs[i].id == dst_reg->id)
2595                         /* keep the maximum range already checked */
2596                         regs[i].range = max(regs[i].range, new_range);
2597
2598         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
2599                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2600                         continue;
2601                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
2602                 if (reg->type == PTR_TO_PACKET && reg->id == dst_reg->id)
2603                         reg->range = max(reg->range, new_range);
2604         }
2605 }
2606
2607 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
2608  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
2609  * simply doing a BPF_K check.
2610  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
2611  */
2612 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
2613                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2614                             u8 opcode)
2615 {
2616         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
2617          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
2618          * the same object, but we don't bother with that.
2619          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
2620          * only need to check one of them for pointerness.
2621          */
2622         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2623                 return;
2624
2625         switch (opcode) {
2626         case BPF_JEQ:
2627                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2628                  * true then we know for sure.
2629                  */
2630                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2631                 break;
2632         case BPF_JNE:
2633                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2634                  * we know the value for sure;
2635                  */
2636                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2637                 break;
2638         case BPF_JGT:
2639                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2640                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2641                 break;
2642         case BPF_JSGT:
2643                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2644                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2645                 break;
2646         case BPF_JLT:
2647                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2648                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2649                 break;
2650         case BPF_JSLT:
2651                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2652                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2653                 break;
2654         case BPF_JGE:
2655                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2656                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2657                 break;
2658         case BPF_JSGE:
2659                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2660                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2661                 break;
2662         case BPF_JLE:
2663                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2664                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2665                 break;
2666         case BPF_JSLE:
2667                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2668                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2669                 break;
2670         default:
2671                 break;
2672         }
2673
2674         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2675         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2676         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2677         __reg_bound_offset(false_reg);
2678         __reg_bound_offset(true_reg);
2679         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2680          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2681          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2682          */
2683         __update_reg_bounds(false_reg);
2684         __update_reg_bounds(true_reg);
2685 }
2686
2687 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
2688  * the variable reg.
2689  */
2690 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
2691                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2692                                 u8 opcode)
2693 {
2694         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2695                 return;
2696
2697         switch (opcode) {
2698         case BPF_JEQ:
2699                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2700                  * true then we know for sure.
2701                  */
2702                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2703                 break;
2704         case BPF_JNE:
2705                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2706                  * we know the value for sure;
2707                  */
2708                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2709                 break;
2710         case BPF_JGT:
2711                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2712                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2713                 break;
2714         case BPF_JSGT:
2715                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2716                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2717                 break;
2718         case BPF_JLT:
2719                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2720                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2721                 break;
2722         case BPF_JSLT:
2723                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2724                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2725                 break;
2726         case BPF_JGE:
2727                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2728                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2729                 break;
2730         case BPF_JSGE:
2731                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2732                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2733                 break;
2734         case BPF_JLE:
2735                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2736                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2737                 break;
2738         case BPF_JSLE:
2739                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2740                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2741                 break;
2742         default:
2743                 break;
2744         }
2745
2746         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2747         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2748         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2749         __reg_bound_offset(false_reg);
2750         __reg_bound_offset(true_reg);
2751         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2752          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2753          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2754          */
2755         __update_reg_bounds(false_reg);
2756         __update_reg_bounds(true_reg);
2757 }
2758
2759 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
2760 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
2761                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
2762 {
2763         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
2764                                                         dst_reg->umin_value);
2765         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
2766                                                         dst_reg->umax_value);
2767         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
2768                                                         dst_reg->smin_value);
2769         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
2770                                                         dst_reg->smax_value);
2771         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
2772                                                              dst_reg->var_off);
2773         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
2774         __update_reg_bounds(src_reg);
2775         __update_reg_bounds(dst_reg);
2776         /* We might have learned something about the sign bit. */
2777         __reg_deduce_bounds(src_reg);
2778         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2779         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2780         __reg_bound_offset(src_reg);
2781         __reg_bound_offset(dst_reg);
2782         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2783          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2784          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2785          */
2786         __update_reg_bounds(src_reg);
2787         __update_reg_bounds(dst_reg);
2788 }
2789
2790 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
2791                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
2792                                 struct bpf_reg_state *false_src,
2793                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
2794                                 u8 opcode)
2795 {
2796         switch (opcode) {
2797         case BPF_JEQ:
2798                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
2799                 break;
2800         case BPF_JNE:
2801                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
2802                 break;
2803         }
2804 }
2805
2806 static void mark_map_reg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno, u32 id,
2807                          bool is_null)
2808 {
2809         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2810
2811         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL && reg->id == id) {
2812                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
2813                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
2814                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
2815                  */
2816                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
2817                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
2818                                  reg->off)) {
2819                         __mark_reg_known_zero(reg);
2820                         reg->off = 0;
2821                 }
2822                 if (is_null) {
2823                         reg->type = SCALAR_VALUE;
2824                 } else if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
2825                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
2826                         reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
2827                 } else {
2828                         reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
2829                 }
2830                 /* We don't need id from this point onwards anymore, thus we
2831                  * should better reset it, so that state pruning has chances
2832                  * to take effect.
2833                  */
2834                 reg->id = 0;
2835         }
2836 }
2837
2838 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
2839  * be folded together at some point.
2840  */
2841 static void mark_map_regs(struct bpf_verifier_state *state, u32 regno,
2842                           bool is_null)
2843 {
2844         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2845         u32 id = regs[regno].id;
2846         int i;
2847
2848         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2849                 mark_map_reg(regs, i, id, is_null);
2850
2851         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
2852                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2853                         continue;
2854                 mark_map_reg(state->spilled_regs, i / BPF_REG_SIZE, id, is_null);
2855         }
2856 }
2857
2858 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
2859                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
2860 {
2861         struct bpf_verifier_state *other_branch, *this_branch = &env->cur_state;
2862         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->regs, *dst_reg;
2863         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2864         int err;
2865
2866         if (opcode > BPF_JSLE) {
2867                 verbose("invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
2868                 return -EINVAL;
2869         }
2870
2871         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2872                 if (insn->imm != 0) {
2873                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2874                         return -EINVAL;
2875                 }
2876
2877                 /* check src1 operand */
2878                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2879                 if (err)
2880                         return err;
2881
2882                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2883                         verbose("R%d pointer comparison prohibited\n",
2884                                 insn->src_reg);
2885                         return -EACCES;
2886                 }
2887         } else {
2888                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2889                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2890                         return -EINVAL;
2891                 }
2892         }
2893
2894         /* check src2 operand */
2895         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2896         if (err)
2897                 return err;
2898
2899         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2900
2901         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
2902         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2903             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2904             dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2905             tnum_equals_const(dst_reg->var_off, insn->imm)) {
2906                 if (opcode == BPF_JEQ) {
2907                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
2908                          * only follow the goto, ignore fall-through
2909                          */
2910                         *insn_idx += insn->off;
2911                         return 0;
2912                 } else {
2913                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
2914                          * only follow fall-through branch, since
2915                          * that's where the program will go
2916                          */
2917                         return 0;
2918                 }
2919         }
2920
2921         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
2922         if (!other_branch)
2923                 return -EFAULT;
2924
2925         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
2926          * our min/max values for our dst register.
2927          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
2928          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
2929          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
2930          * comparable.
2931          */
2932         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2933                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2934                     regs[insn->src_reg].type == SCALAR_VALUE) {
2935                         if (tnum_is_const(regs[insn->src_reg].var_off))
2936                                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2937                                                 dst_reg, regs[insn->src_reg].var_off.value,
2938                                                 opcode);
2939                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off))
2940                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2941                                                     &regs[insn->src_reg],
2942                                                     dst_reg->var_off.value, opcode);
2943                         else if (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE)
2944                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
2945                                 reg_combine_min_max(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2946                                                     &other_branch->regs[insn->dst_reg],
2947                                                     &regs[insn->src_reg],
2948                                                     &regs[insn->dst_reg], opcode);
2949                 }
2950         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
2951                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2952                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
2953         }
2954
2955         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
2956         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2957             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2958             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
2959                 /* Mark all identical map registers in each branch as either
2960                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
2961                  */
2962                 mark_map_regs(this_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JNE);
2963                 mark_map_regs(other_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JEQ);
2964         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGT &&
2965                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2966                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2967                 /* pkt_data' > pkt_end */
2968                 find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg, false);
2969         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGT &&
2970                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2971                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2972                 /* pkt_end > pkt_data' */
2973                 find_good_pkt_pointers(other_branch, &regs[insn->src_reg], true);
2974         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JLT &&
2975                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2976                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2977                 /* pkt_data' < pkt_end */
2978                 find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg, true);
2979         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JLT &&
2980                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2981                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2982                 /* pkt_end < pkt_data' */
2983                 find_good_pkt_pointers(this_branch, &regs[insn->src_reg], false);
2984         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGE &&
2985                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2986                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2987                 /* pkt_data' >= pkt_end */
2988                 find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg, true);
2989         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGE &&
2990                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2991                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2992                 /* pkt_end >= pkt_data' */
2993                 find_good_pkt_pointers(other_branch, &regs[insn->src_reg], false);
2994         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JLE &&
2995                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2996                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2997                 /* pkt_data' <= pkt_end */
2998                 find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg, false);
2999         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JLE &&
3000                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
3001                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
3002                 /* pkt_end <= pkt_data' */
3003                 find_good_pkt_pointers(this_branch, &regs[insn->src_reg], true);
3004         } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
3005                 verbose("R%d pointer comparison prohibited\n", insn->dst_reg);
3006                 return -EACCES;
3007         }
3008         if (log_level)
3009                 print_verifier_state(this_branch);
3010         return 0;
3011 }
3012
3013 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
3014 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
3015 {
3016         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
3017
3018         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
3019 }
3020
3021 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
3022 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3023 {
3024         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
3025         int err;
3026
3027         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
3028                 verbose("invalid BPF_LD_IMM insn\n");
3029                 return -EINVAL;
3030         }
3031         if (insn->off != 0) {
3032                 verbose("BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
3033                 return -EINVAL;
3034         }
3035
3036         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
3037         if (err)
3038                 return err;
3039
3040         if (insn->src_reg == 0) {
3041                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
3042
3043                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
3044                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
3045                 return 0;
3046         }
3047
3048         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
3049         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
3050
3051         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
3052         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
3053         return 0;
3054 }
3055
3056 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
3057 {
3058         switch (type) {
3059         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
3060         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
3061         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
3062                 return true;
3063         default:
3064                 return false;
3065         }
3066 }
3067
3068 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
3069  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
3070  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
3071  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
3072  *
3073  * Implicit input:
3074  *   ctx == skb == R6 == CTX
3075  *
3076  * Explicit input:
3077  *   SRC == any register
3078  *   IMM == 32-bit immediate
3079  *
3080  * Output:
3081  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
3082  */
3083 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3084 {
3085         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
3086         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3087         int i, err;
3088
3089         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
3090                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
3091                 return -EINVAL;
3092         }
3093
3094         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
3095             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
3096             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
3097                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
3098                 return -EINVAL;
3099         }
3100
3101         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
3102         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
3103         if (err)
3104                 return err;
3105
3106         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
3107                 verbose("at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
3108                 return -EINVAL;
3109         }
3110
3111         if (mode == BPF_IND) {
3112                 /* check explicit source operand */
3113                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3114                 if (err)
3115                         return err;
3116         }
3117
3118         /* reset caller saved regs to unreadable */
3119         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3120                 mark_reg_not_init(regs, caller_saved[i]);
3121                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3122         }
3123
3124         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
3125          * the value fetched from the packet.
3126          * Already marked as written above.
3127          */
3128         mark_reg_unknown(regs, BPF_REG_0);
3129         return 0;
3130 }
3131
3132 /* non-recursive DFS pseudo code
3133  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
3134  * 2      label v as discovered
3135  * 3      let S be a stack
3136  * 4      S.push(v)
3137  * 5      while S is not empty
3138  * 6            t <- S.pop()
3139  * 7            if t is what we're looking for:
3140  * 8                return t
3141  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
3142  * 10               if edge e is already labelled
3143  * 11                   continue with the next edge
3144  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
3145  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
3146  * 14                   label e as tree-edge
3147  * 15                   label w as discovered
3148  * 16                   S.push(w)
3149  * 17                   continue at 5
3150  * 18               else if vertex w is discovered
3151  * 19                   label e as back-edge
3152  * 20               else
3153  * 21                   // vertex w is explored
3154  * 22                   label e as forward- or cross-edge
3155  * 23           label t as explored
3156  * 24           S.pop()
3157  *
3158  * convention:
3159  * 0x10 - discovered
3160  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
3161  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
3162  * 0x20 - explored
3163  */
3164
3165 enum {
3166         DISCOVERED = 0x10,
3167         EXPLORED = 0x20,
3168         FALLTHROUGH = 1,
3169         BRANCH = 2,
3170 };
3171
3172 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
3173
3174 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
3175 static int cur_stack;   /* current stack index */
3176 static int *insn_state;
3177
3178 /* t, w, e - match pseudo-code above:
3179  * t - index of current instruction
3180  * w - next instruction
3181  * e - edge
3182  */
3183 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
3184 {
3185         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
3186                 return 0;
3187
3188         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
3189                 return 0;
3190
3191         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
3192                 verbose("jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
3193                 return -EINVAL;
3194         }
3195
3196         if (e == BRANCH)
3197                 /* mark branch target for state pruning */
3198                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
3199
3200         if (insn_state[w] == 0) {
3201                 /* tree-edge */
3202                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3203                 insn_state[w] = DISCOVERED;
3204                 if (cur_stack >= env->prog->len)
3205                         return -E2BIG;
3206                 insn_stack[cur_stack++] = w;
3207                 return 1;
3208         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
3209                 verbose("back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
3210                 return -EINVAL;
3211         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
3212                 /* forward- or cross-edge */
3213                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3214         } else {
3215                 verbose("insn state internal bug\n");
3216                 return -EFAULT;
3217         }
3218         return 0;
3219 }
3220
3221 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
3222  * loop == back-edge in directed graph
3223  */
3224 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
3225 {
3226         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3227         int insn_cnt = env->prog->len;
3228         int ret = 0;
3229         int i, t;
3230
3231         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3232         if (!insn_state)
3233                 return -ENOMEM;
3234
3235         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3236         if (!insn_stack) {
3237                 kfree(insn_state);
3238                 return -ENOMEM;
3239         }
3240
3241         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
3242         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
3243         cur_stack = 1;
3244
3245 peek_stack:
3246         if (cur_stack == 0)
3247                 goto check_state;
3248         t = insn_stack[cur_stack - 1];
3249
3250         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
3251                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
3252
3253                 if (opcode == BPF_EXIT) {
3254                         goto mark_explored;
3255                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
3256                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3257                         if (ret == 1)
3258                                 goto peek_stack;
3259                         else if (ret < 0)
3260                                 goto err_free;
3261                         if (t + 1 < insn_cnt)
3262                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3263                 } else if (opcode == BPF_JA) {
3264                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
3265                                 ret = -EINVAL;
3266                                 goto err_free;
3267                         }
3268                         /* unconditional jump with single edge */
3269                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
3270                                         FALLTHROUGH, env);
3271                         if (ret == 1)
3272                                 goto peek_stack;
3273                         else if (ret < 0)
3274                                 goto err_free;
3275                         /* tell verifier to check for equivalent states
3276                          * after every call and jump
3277                          */
3278                         if (t + 1 < insn_cnt)
3279                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3280                 } else {
3281                         /* conditional jump with two edges */
3282                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
3283                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3284                         if (ret == 1)
3285                                 goto peek_stack;
3286                         else if (ret < 0)
3287                                 goto err_free;
3288
3289                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
3290                         if (ret == 1)
3291                                 goto peek_stack;
3292                         else if (ret < 0)
3293                                 goto err_free;
3294                 }
3295         } else {
3296                 /* all other non-branch instructions with single
3297                  * fall-through edge
3298                  */
3299                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3300                 if (ret == 1)
3301                         goto peek_stack;
3302                 else if (ret < 0)
3303                         goto err_free;
3304         }
3305
3306 mark_explored:
3307         insn_state[t] = EXPLORED;
3308         if (cur_stack-- <= 0) {
3309                 verbose("pop stack internal bug\n");
3310                 ret = -EFAULT;
3311                 goto err_free;
3312         }
3313         goto peek_stack;
3314
3315 check_state:
3316         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
3317                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
3318                         verbose("unreachable insn %d\n", i);
3319                         ret = -EINVAL;
3320                         goto err_free;
3321                 }
3322         }
3323         ret = 0; /* cfg looks good */
3324
3325 err_free:
3326         kfree(insn_state);
3327         kfree(insn_stack);
3328         return ret;
3329 }
3330
3331 /* check %cur's range satisfies %old's */
3332 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
3333                          struct bpf_reg_state *cur)
3334 {
3335         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
3336                old->umax_value >= cur->umax_value &&
3337                old->smin_value <= cur->smin_value &&
3338                old->smax_value >= cur->smax_value;
3339 }
3340
3341 /* Maximum number of register states that can exist at once */
3342 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
3343 struct idpair {
3344         u32 old;
3345         u32 cur;
3346 };
3347
3348 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
3349  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
3350  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
3351  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
3352  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
3353  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
3354  * that.
3355  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
3356  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
3357  */
3358 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
3359 {
3360         unsigned int i;
3361
3362         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
3363                 if (!idmap[i].old) {
3364                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
3365                         idmap[i].old = old_id;
3366                         idmap[i].cur = cur_id;
3367                         return true;
3368                 }
3369                 if (idmap[i].old == old_id)
3370                         return idmap[i].cur == cur_id;
3371         }
3372         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
3373         WARN_ON_ONCE(1);
3374         return false;
3375 }
3376
3377 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
3378 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
3379                     struct idpair *idmap)
3380 {
3381         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
3382                 /* explored state didn't use this */
3383                 return true;
3384
3385         if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, live)) == 0)
3386                 return true;
3387
3388         if (rold->type == NOT_INIT)
3389                 /* explored state can't have used this */
3390                 return true;
3391         if (rcur->type == NOT_INIT)
3392                 return false;
3393         switch (rold->type) {
3394         case SCALAR_VALUE:
3395                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
3396                         /* new val must satisfy old val knowledge */
3397                         return range_within(rold, rcur) &&
3398                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3399                 } else {
3400                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
3401                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
3402                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
3403                          * while pointers are not. We could make this safe in
3404                          * special cases if root is calling us, but it's
3405                          * probably not worth the hassle.
3406                          */
3407                         return false;
3408                 }
3409         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3410                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
3411                  * everything else matches, we are OK.
3412                  * We don't care about the 'id' value, because nothing
3413                  * uses it for PTR_TO_MAP_VALUE (only for ..._OR_NULL)
3414                  */
3415                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
3416                        range_within(rold, rcur) &&
3417                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3418         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
3419                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
3420                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
3421                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
3422                  * checked, doing so could have affected others with the same
3423                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
3424                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
3425                  */
3426                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3427                         return false;
3428                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
3429                         return false;
3430                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
3431                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
3432         case PTR_TO_PACKET:
3433                 if (rcur->type != PTR_TO_PACKET)
3434                         return false;
3435                 /* We must have at least as much range as the old ptr
3436                  * did, so that any accesses which were safe before are
3437                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
3438                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
3439                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
3440                  */
3441                 if (rold->range > rcur->range)
3442                         return false;
3443                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
3444                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
3445                  */
3446                 if (rold->off != rcur->off)
3447                         return false;
3448                 /* id relations must be preserved */
3449                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
3450                         return false;
3451                 /* new val must satisfy old val knowledge */
3452                 return range_within(rold, rcur) &&
3453                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3454         case PTR_TO_CTX:
3455         case CONST_PTR_TO_MAP:
3456         case PTR_TO_STACK:
3457         case PTR_TO_PACKET_END:
3458                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
3459                  * would have accepted
3460                  */
3461         default:
3462                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
3463                 return false;
3464         }
3465
3466         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
3467         WARN_ON_ONCE(1);
3468         return false;
3469 }
3470
3471 /* compare two verifier states
3472  *
3473  * all states stored in state_list are known to be valid, since
3474  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
3475  *
3476  * this function is called when verifier exploring different branches of
3477  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
3478  * more strict register state and more strict stack state then this execution
3479  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
3480  * concluded that more strict state leads to valid finish.
3481  *
3482  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
3483  * and explored stack state is more conservative than the current one.
3484  * Example:
3485  *       explored                   current
3486  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
3487  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
3488  *
3489  * In other words if current stack state (one being explored) has more
3490  * valid slots than old one that already passed validation, it means
3491  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
3492  *
3493  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
3494  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
3495  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
3496  */
3497 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
3498                          struct bpf_verifier_state *old,
3499                          struct bpf_verifier_state *cur)
3500 {
3501         struct idpair *idmap;
3502         bool ret = false;
3503         int i;
3504
3505         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
3506         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
3507         if (!idmap)
3508                 return false;
3509
3510         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
3511                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
3512                         goto out_free;
3513         }
3514
3515         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i++) {
3516                 if (old->stack_slot_type[i] == STACK_INVALID)
3517                         continue;
3518                 if (old->stack_slot_type[i] != cur->stack_slot_type[i])
3519                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
3520                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
3521                          * this verifier states are not equivalent,
3522                          * return false to continue verification of this path
3523                          */
3524                         goto out_free;
3525                 if (i % BPF_REG_SIZE)
3526                         continue;
3527                 if (old->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
3528                         continue;
3529                 if (!regsafe(&old->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
3530                              &cur->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
3531                              idmap))
3532                         /* when explored and current stack slot are both storing
3533                          * spilled registers, check that stored pointers types
3534                          * are the same as well.
3535                          * Ex: explored safe path could have stored
3536                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
3537                          * but current path has stored:
3538                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
3539                          * such verifier states are not equivalent.
3540                          * return false to continue verification of this path
3541                          */
3542                         goto out_free;
3543                 else
3544                         continue;
3545         }
3546         ret = true;
3547 out_free:
3548         kfree(idmap);
3549         return ret;
3550 }
3551
3552 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
3553  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at a
3554  * jump target (in the first iteration of the propagate_liveness() loop),
3555  * we didn't arrive by the straight-line code, so read marks in state must
3556  * propagate to parent regardless of state's write marks.
3557  */
3558 static bool do_propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3559                                   struct bpf_verifier_state *parent)
3560 {
3561         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
3562         bool touched = false; /* any changes made? */
3563         int i;
3564
3565         if (!parent)
3566                 return touched;
3567         /* Propagate read liveness of registers... */
3568         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
3569         /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
3570         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
3571                 if (parent->regs[i].live & REG_LIVE_READ)
3572                         continue;
3573                 if (writes && (state->regs[i].live & REG_LIVE_WRITTEN))
3574                         continue;
3575                 if (state->regs[i].live & REG_LIVE_READ) {
3576                         parent->regs[i].live |= REG_LIVE_READ;
3577                         touched = true;
3578                 }
3579         }
3580         /* ... and stack slots */
3581         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE; i++) {
3582                 if (parent->stack_slot_type[i * BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL)
3583                         continue;
3584                 if (state->stack_slot_type[i * BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL)
3585                         continue;
3586                 if (parent->spilled_regs[i].live & REG_LIVE_READ)
3587                         continue;
3588                 if (writes && (state->spilled_regs[i].live & REG_LIVE_WRITTEN))
3589                         continue;
3590                 if (state->spilled_regs[i].live & REG_LIVE_READ) {
3591                         parent->spilled_regs[i].live |= REG_LIVE_READ;
3592                         touched = true;
3593                 }
3594         }
3595         return touched;
3596 }
3597
3598 /* "parent" is "a state from which we reach the current state", but initially
3599  * it is not the state->parent (i.e. "the state whose straight-line code leads
3600  * to the current state"), instead it is the state that happened to arrive at
3601  * a (prunable) equivalent of the current state.  See comment above
3602  * do_propagate_liveness() for consequences of this.
3603  * This function is just a more efficient way of calling mark_reg_read() or
3604  * mark_stack_slot_read() on each reg in "parent" that is read in "state",
3605  * though it requires that parent != state->parent in the call arguments.
3606  */
3607 static void propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3608                                struct bpf_verifier_state *parent)
3609 {
3610         while (do_propagate_liveness(state, parent)) {
3611                 /* Something changed, so we need to feed those changes onward */
3612                 state = parent;
3613                 parent = state->parent;
3614         }
3615 }
3616
3617 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
3618 {
3619         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
3620         struct bpf_verifier_state_list *sl;
3621         int i;
3622
3623         sl = env->explored_states[insn_idx];
3624         if (!sl)
3625                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
3626                  * be doing state search here
3627                  */
3628                 return 0;
3629
3630         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3631                 if (states_equal(env, &sl->state, &env->cur_state)) {
3632                         /* reached equivalent register/stack state,
3633                          * prune the search.
3634                          * Registers read by the continuation are read by us.
3635                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
3636                          * will prevent corresponding reads in the continuation
3637                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
3638                          * own state will get the read marks recorded, but
3639                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
3640                          * this state and will pop a new one.
3641                          */
3642                         propagate_liveness(&sl->state, &env->cur_state);
3643                         return 1;
3644                 }
3645                 sl = sl->next;
3646         }
3647
3648         /* there were no equivalent states, remember current one.
3649          * technically the current state is not proven to be safe yet,
3650          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
3651          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
3652          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
3653          */
3654         new_sl = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_USER);
3655         if (!new_sl)
3656                 return -ENOMEM;
3657
3658         /* add new state to the head of linked list */
3659         memcpy(&new_sl->state, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
3660         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
3661         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
3662         /* connect new state to parentage chain */
3663         env->cur_state.parent = &new_sl->state;
3664         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
3665          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
3666          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
3667          * their parent and current state never has children yet.  Only
3668          * explored_states can get read marks.)
3669          */
3670         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
3671                 env->cur_state.regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
3672         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE; i++)
3673                 if (env->cur_state.stack_slot_type[i * BPF_REG_SIZE] == STACK_SPILL)
3674                         env->cur_state.spilled_regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
3675         return 0;
3676 }
3677
3678 static int ext_analyzer_insn_hook(struct bpf_verifier_env *env,
3679                                   int insn_idx, int prev_insn_idx)
3680 {
3681         if (!env->analyzer_ops || !env->analyzer_ops->insn_hook)
3682                 return 0;
3683
3684         return env->analyzer_ops->insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3685 }
3686
3687 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
3688 {
3689         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
3690         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3691         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
3692         int insn_cnt = env->prog->len;
3693         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
3694         int insn_processed = 0;
3695         bool do_print_state = false;
3696
3697         init_reg_state(regs);
3698         state->parent = NULL;
3699         insn_idx = 0;
3700         for (;;) {
3701                 struct bpf_insn *insn;
3702                 u8 class;
3703                 int err;
3704
3705                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
3706                         verbose("invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
3707                                 insn_idx, insn_cnt);
3708                         return -EFAULT;
3709                 }
3710
3711                 insn = &insns[insn_idx];
3712                 class = BPF_CLASS(insn->code);
3713
3714                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
3715                         verbose("BPF program is too large. Processed %d insn\n",
3716                                 insn_processed);
3717                         return -E2BIG;
3718                 }
3719
3720                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
3721                 if (err < 0)
3722                         return err;
3723                 if (err == 1) {
3724                         /* found equivalent state, can prune the search */
3725                         if (log_level) {
3726                                 if (do_print_state)
3727                                         verbose("\nfrom %d to %d: safe\n",
3728                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
3729                                 else
3730                                         verbose("%d: safe\n", insn_idx);
3731                         }
3732                         goto process_bpf_exit;
3733                 }
3734
3735                 if (need_resched())
3736                         cond_resched();
3737
3738                 if (log_level > 1 || (log_level && do_print_state)) {
3739                         if (log_level > 1)
3740                                 verbose("%d:", insn_idx);
3741                         else
3742                                 verbose("\nfrom %d to %d:",
3743                                         prev_insn_idx, insn_idx);
3744                         print_verifier_state(&env->cur_state);
3745                         do_print_state = false;
3746                 }
3747
3748                 if (log_level) {
3749                         verbose("%d: ", insn_idx);
3750                         print_bpf_insn(env, insn);
3751                 }
3752
3753                 err = ext_analyzer_insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3754                 if (err)
3755                         return err;
3756
3757                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
3758                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
3759                         err = check_alu_op(env, insn);
3760                         if (err)
3761                                 return err;
3762
3763                 } else if (class == BPF_LDX) {
3764                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
3765
3766                         /* check for reserved fields is already done */
3767
3768                         /* check src operand */
3769                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3770                         if (err)
3771                                 return err;
3772
3773                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3774                         if (err)
3775                                 return err;
3776
3777                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
3778
3779                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
3780                          * the state of dst_reg will be updated by this func
3781                          */
3782                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->src_reg, insn->off,
3783                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
3784                                                insn->dst_reg);
3785                         if (err)
3786                                 return err;
3787
3788                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3789
3790                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
3791                                 /* saw a valid insn
3792                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
3793                                  * save type to validate intersecting paths
3794                                  */
3795                                 *prev_src_type = src_reg_type;
3796
3797                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
3798                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3799                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
3800                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
3801                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
3802                                  * with different pointer types:
3803                                  * src_reg == ctx in one branch and
3804                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
3805                                  * Reject it.
3806                                  */
3807                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
3808                                 return -EINVAL;
3809                         }
3810
3811                 } else if (class == BPF_STX) {
3812                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
3813
3814                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
3815                                 err = check_xadd(env, insn_idx, insn);
3816                                 if (err)
3817                                         return err;
3818                                 insn_idx++;
3819                                 continue;
3820                         }
3821
3822                         /* check src1 operand */
3823                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3824                         if (err)
3825                                 return err;
3826                         /* check src2 operand */
3827                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3828                         if (err)
3829                                 return err;
3830
3831                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
3832
3833                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3834                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3835                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3836                                                insn->src_reg);
3837                         if (err)
3838                                 return err;
3839
3840                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3841
3842                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
3843                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
3844                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
3845                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3846                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
3847                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
3848                                 return -EINVAL;
3849                         }
3850
3851                 } else if (class == BPF_ST) {
3852                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
3853                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
3854                                 verbose("BPF_ST uses reserved fields\n");
3855                                 return -EINVAL;
3856                         }
3857                         /* check src operand */
3858                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3859                         if (err)
3860                                 return err;
3861
3862                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3863                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3864                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3865                                                -1);
3866                         if (err)
3867                                 return err;
3868
3869                 } else if (class == BPF_JMP) {
3870                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3871
3872                         if (opcode == BPF_CALL) {
3873                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3874                                     insn->off != 0 ||
3875                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3876                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3877                                         verbose("BPF_CALL uses reserved fields\n");
3878                                         return -EINVAL;
3879                                 }
3880
3881                                 err = check_call(env, insn->imm, insn_idx);
3882                                 if (err)
3883                                         return err;
3884
3885                         } else if (opcode == BPF_JA) {
3886                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3887                                     insn->imm != 0 ||
3888                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3889                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3890                                         verbose("BPF_JA uses reserved fields\n");
3891                                         return -EINVAL;
3892                                 }
3893
3894                                 insn_idx += insn->off + 1;
3895                                 continue;
3896
3897                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
3898                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3899                                     insn->imm != 0 ||
3900                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3901                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3902                                         verbose("BPF_EXIT uses reserved fields\n");
3903                                         return -EINVAL;
3904                                 }
3905
3906                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
3907                                  * to return the value from eBPF program.
3908                                  * Make sure that it's readable at this time
3909                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
3910                                  * something into it earlier
3911                                  */
3912                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
3913                                 if (err)
3914                                         return err;
3915
3916                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
3917                                         verbose("R0 leaks addr as return value\n");
3918                                         return -EACCES;
3919                                 }
3920
3921 process_bpf_exit:
3922                                 insn_idx = pop_stack(env, &prev_insn_idx);
3923                                 if (insn_idx < 0) {
3924                                         break;
3925                                 } else {
3926                                         do_print_state = true;
3927                                         continue;
3928                                 }
3929                         } else {
3930                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
3931                                 if (err)
3932                                         return err;
3933                         }
3934                 } else if (class == BPF_LD) {
3935                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3936
3937                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
3938                                 err = check_ld_abs(env, insn);
3939                                 if (err)
3940                                         return err;
3941
3942                         } else if (mode == BPF_IMM) {
3943                                 err = check_ld_imm(env, insn);
3944                                 if (err)
3945                                         return err;
3946
3947                                 insn_idx++;
3948                                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
3949                         } else {
3950                                 verbose("invalid BPF_LD mode\n");
3951                                 return -EINVAL;
3952                         }
3953                 } else {
3954                         verbose("unknown insn class %d\n", class);
3955                         return -EINVAL;
3956                 }
3957
3958                 insn_idx++;
3959         }
3960
3961         verbose("processed %d insns, stack depth %d\n",
3962                 insn_processed, env->prog->aux->stack_depth);
3963         return 0;
3964 }
3965
3966 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
3967 {
3968         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
3969                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
3970                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
3971                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
3972 }
3973
3974 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_map *map,
3975                                         struct bpf_prog *prog)
3976
3977 {
3978         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
3979          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
3980          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
3981          * triggered.
3982          */
3983         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
3984                 if (!check_map_prealloc(map)) {
3985                         verbose("perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
3986                         return -EINVAL;
3987                 }
3988                 if (map->inner_map_meta &&
3989                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
3990                         verbose("perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
3991                         return -EINVAL;
3992                 }
3993         }
3994         return 0;
3995 }
3996
3997 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
3998  * replace them with actual map pointers
3999  */
4000 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
4001 {
4002         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4003         int insn_cnt = env->prog->len;
4004         int i, j, err;
4005
4006         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
4007         if (err)
4008                 return err;
4009
4010         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4011                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
4012                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
4013                         verbose("BPF_LDX uses reserved fields\n");
4014                         return -EINVAL;
4015                 }
4016
4017                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
4018                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
4019                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
4020                         verbose("BPF_STX uses reserved fields\n");
4021                         return -EINVAL;
4022                 }
4023
4024                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
4025                         struct bpf_map *map;
4026                         struct fd f;
4027
4028                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
4029                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
4030                             insn[1].off != 0) {
4031                                 verbose("invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
4032                                 return -EINVAL;
4033                         }
4034
4035                         if (insn->src_reg == 0)
4036                                 /* valid generic load 64-bit imm */
4037                                 goto next_insn;
4038
4039                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
4040                                 verbose("unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
4041                                 return -EINVAL;
4042                         }
4043
4044                         f = fdget(insn->imm);
4045                         map = __bpf_map_get(f);
4046                         if (IS_ERR(map)) {
4047                                 verbose("fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
4048                                         insn->imm);
4049                                 return PTR_ERR(map);
4050                         }
4051
4052                         err = check_map_prog_compatibility(map, env->prog);
4053                         if (err) {
4054                                 fdput(f);
4055                                 return err;
4056                         }
4057
4058                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
4059                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
4060                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
4061
4062                         /* check whether we recorded this map already */
4063                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
4064                                 if (env->used_maps[j] == map) {
4065                                         fdput(f);
4066                                         goto next_insn;
4067                                 }
4068
4069                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
4070                                 fdput(f);
4071                                 return -E2BIG;
4072                         }
4073
4074                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
4075                          * the map will be released by release_maps() or it
4076                          * will be used by the valid program until it's unloaded
4077                          * and all maps are released in free_bpf_prog_info()
4078                          */
4079                         map = bpf_map_inc(map, false);
4080                         if (IS_ERR(map)) {
4081                                 fdput(f);
4082                                 return PTR_ERR(map);
4083                         }
4084                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
4085
4086                         fdput(f);
4087 next_insn:
4088                         insn++;
4089                         i++;
4090                 }
4091         }
4092
4093         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
4094          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
4095          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
4096          */
4097         return 0;
4098 }
4099
4100 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
4101 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
4102 {
4103         int i;
4104
4105         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
4106                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
4107 }
4108
4109 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
4110 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
4111 {
4112         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4113         int insn_cnt = env->prog->len;
4114         int i;
4115
4116         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
4117                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
4118                         insn->src_reg = 0;
4119 }
4120
4121 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
4122  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
4123  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
4124  */
4125 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
4126                                 u32 off, u32 cnt)
4127 {
4128         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
4129         int i;
4130
4131         if (cnt == 1)
4132                 return 0;
4133         new_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * prog_len);
4134         if (!new_data)
4135                 return -ENOMEM;
4136         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
4137         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
4138                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
4139         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++)
4140                 new_data[i].seen = true;
4141         env->insn_aux_data = new_data;
4142         vfree(old_data);
4143         return 0;
4144 }
4145
4146 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
4147                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
4148 {
4149         struct bpf_prog *new_prog;
4150
4151         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
4152         if (!new_prog)
4153                 return NULL;
4154         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
4155                 return NULL;
4156         return new_prog;
4157 }
4158
4159 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not explore
4160  * branches that are dead at run time. Malicious programs can have dead code
4161  * too. Therefore replace all dead at-run-time code with nops.
4162  */
4163 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
4164 {
4165         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
4166         struct bpf_insn nop = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_0);
4167         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4168         const int insn_cnt = env->prog->len;
4169         int i;
4170
4171         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
4172                 if (aux_data[i].seen)
4173                         continue;
4174                 memcpy(insn + i, &nop, sizeof(nop));
4175         }
4176 }
4177
4178 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
4179  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
4180  */
4181 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
4182 {
4183         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->prog->aux->ops;
4184         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
4185         const int insn_cnt = env->prog->len;
4186         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
4187         struct bpf_prog *new_prog;
4188         enum bpf_access_type type;
4189         bool is_narrower_load;
4190         u32 target_size;
4191
4192         if (ops->gen_prologue) {
4193                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
4194                                         env->prog);
4195                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4196                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
4197                         return -EINVAL;
4198                 } else if (cnt) {
4199                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
4200                         if (!new_prog)
4201                                 return -ENOMEM;
4202
4203                         env->prog = new_prog;
4204                         delta += cnt - 1;
4205                 }
4206         }
4207
4208         if (!ops->convert_ctx_access)
4209                 return 0;
4210
4211         insn = env->prog->insnsi + delta;
4212
4213         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4214                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4215                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4216                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4217                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
4218                         type = BPF_READ;
4219                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4220                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4221                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4222                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
4223                         type = BPF_WRITE;
4224                 else
4225                         continue;
4226
4227                 if (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type != PTR_TO_CTX)
4228                         continue;
4229
4230                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
4231                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
4232
4233                 /* If the read access is a narrower load of the field,
4234                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
4235                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
4236                  * we will apply proper mask to the result.
4237                  */
4238                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
4239                 if (is_narrower_load) {
4240                         u32 off = insn->off;
4241                         u8 size_code;
4242
4243                         if (type == BPF_WRITE) {
4244                                 verbose("bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
4245                                 return -EINVAL;
4246                         }
4247
4248                         size_code = BPF_H;
4249                         if (ctx_field_size == 4)
4250                                 size_code = BPF_W;
4251                         else if (ctx_field_size == 8)
4252                                 size_code = BPF_DW;
4253
4254                         insn->off = off & ~(ctx_field_size - 1);
4255                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
4256                 }
4257
4258                 target_size = 0;
4259                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
4260                                               &target_size);
4261                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
4262                     (ctx_field_size && !target_size)) {
4263                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
4264                         return -EINVAL;
4265                 }
4266
4267                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
4268                         if (ctx_field_size <= 4)
4269                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4270                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4271                         else
4272                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4273                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4274                 }
4275
4276                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
4277                 if (!new_prog)
4278                         return -ENOMEM;
4279
4280                 delta += cnt - 1;
4281
4282                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4283                 env->prog = new_prog;
4284                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4285         }
4286
4287         return 0;
4288 }
4289
4290 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
4291  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
4292  *
4293  * this function is called after eBPF program passed verification
4294  */
4295 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
4296 {
4297         struct bpf_prog *prog = env->prog;
4298         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
4299         const struct bpf_func_proto *fn;
4300         const int insn_cnt = prog->len;
4301         struct bpf_insn insn_buf[16];
4302         struct bpf_prog *new_prog;
4303         struct bpf_map *map_ptr;
4304         int i, cnt, delta = 0;
4305
4306         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4307                 if (insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
4308                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
4309                         /* due to JIT bugs clear upper 32-bits of src register
4310                          * before div/mod operation
4311                          */
4312                         insn_buf[0] = BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg);
4313                         insn_buf[1] = *insn;
4314                         cnt = 2;
4315                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
4316                         if (!new_prog)
4317                                 return -ENOMEM;
4318
4319                         delta    += cnt - 1;
4320                         env->prog = prog = new_prog;
4321                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4322                         continue;
4323                 }
4324
4325                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
4326                         continue;
4327
4328                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
4329                         prog->dst_needed = 1;
4330                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
4331                         bpf_user_rnd_init_once();
4332                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
4333                         /* If we tail call into other programs, we
4334                          * cannot make any assumptions since they can
4335                          * be replaced dynamically during runtime in
4336                          * the program array.
4337                          */
4338                         prog->cb_access = 1;
4339                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
4340
4341                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
4342                          * conditional branch in the interpeter for every normal
4343                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
4344                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
4345                          */
4346                         insn->imm = 0;
4347                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
4348
4349                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
4350                          * emit two extra insns:
4351                          * if (index >= max_entries) goto out;
4352                          * index &= array->index_mask;
4353                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
4354                          */
4355                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
4356                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON) {
4357                                 verbose("tail_call obusing map_ptr\n");
4358                                 return -EINVAL;
4359                         }
4360                         if (!map_ptr->unpriv_array)
4361                                 continue;
4362                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
4363                                                   map_ptr->max_entries, 2);
4364                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
4365                                                     container_of(map_ptr,
4366                                                                  struct bpf_array,
4367                                                                  map)->index_mask);
4368                         insn_buf[2] = *insn;
4369                         cnt = 3;
4370                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
4371                         if (!new_prog)
4372                                 return -ENOMEM;
4373
4374                         delta    += cnt - 1;
4375                         env->prog = prog = new_prog;
4376                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4377                         continue;
4378                 }
4379
4380                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
4381                  * handlers are currently limited to 64 bit only.
4382                  */
4383                 if (ebpf_jit_enabled() && BITS_PER_LONG == 64 &&
4384                     insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem) {
4385                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
4386                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON ||
4387                             !map_ptr->ops->map_gen_lookup)
4388                                 goto patch_call_imm;
4389
4390                         cnt = map_ptr->ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
4391                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4392                                 verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
4393                                 return -EINVAL;
4394                         }
4395
4396                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
4397                                                        cnt);
4398                         if (!new_prog)
4399                                 return -ENOMEM;
4400
4401                         delta += cnt - 1;
4402
4403                         /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4404                         env->prog = prog = new_prog;
4405                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4406                         continue;
4407                 }
4408
4409                 if (insn->imm == BPF_FUNC_redirect_map) {
4410                         /* Note, we cannot use prog directly as imm as subsequent
4411                          * rewrites would still change the prog pointer. The only
4412                          * stable address we can use is aux, which also works with
4413                          * prog clones during blinding.
4414                          */
4415                         u64 addr = (unsigned long)prog->aux;
4416                         struct bpf_insn r4_ld[] = {
4417                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_4, addr),
4418                                 *insn,
4419                         };
4420                         cnt = ARRAY_SIZE(r4_ld);
4421
4422                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, r4_ld, cnt);
4423                         if (!new_prog)
4424                                 return -ENOMEM;
4425
4426                         delta    += cnt - 1;
4427                         env->prog = prog = new_prog;
4428                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4429                 }
4430 patch_call_imm:
4431                 fn = prog->aux->ops->get_func_proto(insn->imm);
4432                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
4433                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
4434                  */
4435                 if (!fn->func) {
4436                         verbose("kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
4437                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
4438                         return -EFAULT;
4439                 }
4440                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
4441         }
4442
4443         return 0;
4444 }
4445
4446 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
4447 {
4448         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
4449         int i;
4450
4451         if (!env->explored_states)
4452                 return;
4453
4454         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
4455                 sl = env->explored_states[i];
4456
4457                 if (sl)
4458                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
4459                                 sln = sl->next;
4460                                 kfree(sl);
4461                                 sl = sln;
4462                         }
4463         }
4464
4465         kfree(env->explored_states);
4466 }
4467
4468 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
4469 {
4470         char __user *log_ubuf = NULL;
4471         struct bpf_verifier_env *env;
4472         int ret = -EINVAL;
4473
4474         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
4475          * allocate/free it every time bpf_check() is called
4476          */
4477         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
4478         if (!env)
4479                 return -ENOMEM;
4480
4481         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
4482                                      (*prog)->len);
4483         ret = -ENOMEM;
4484         if (!env->insn_aux_data)
4485                 goto err_free_env;
4486         env->prog = *prog;
4487
4488         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
4489         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
4490
4491         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
4492                 /* user requested verbose verifier output
4493                  * and supplied buffer to store the verification trace
4494                  */
4495                 log_level = attr->log_level;
4496                 log_ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
4497                 log_size = attr->log_size;
4498                 log_len = 0;
4499
4500                 ret = -EINVAL;
4501                 /* log_* values have to be sane */
4502                 if (log_size < 128 || log_size > UINT_MAX >> 8 ||
4503                     log_level == 0 || log_ubuf == NULL)
4504                         goto err_unlock;
4505
4506                 ret = -ENOMEM;
4507                 log_buf = vmalloc(log_size);
4508                 if (!log_buf)
4509                         goto err_unlock;
4510         } else {
4511                 log_level = 0;
4512         }
4513
4514         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
4515         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
4516                 env->strict_alignment = true;
4517
4518         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
4519         if (ret < 0)
4520                 goto skip_full_check;
4521
4522         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
4523                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
4524                                        GFP_USER);
4525         ret = -ENOMEM;
4526         if (!env->explored_states)
4527                 goto skip_full_check;
4528
4529         ret = check_cfg(env);
4530         if (ret < 0)
4531                 goto skip_full_check;
4532
4533         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
4534
4535         ret = do_check(env);
4536
4537 skip_full_check:
4538         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
4539         free_states(env);
4540
4541         if (ret == 0)
4542                 sanitize_dead_code(env);
4543
4544         if (ret == 0)
4545                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
4546                 ret = convert_ctx_accesses(env);
4547
4548         if (ret == 0)
4549                 ret = fixup_bpf_calls(env);
4550
4551         if (log_level && log_len >= log_size - 1) {
4552                 BUG_ON(log_len >= log_size);
4553                 /* verifier log exceeded user supplied buffer */
4554                 ret = -ENOSPC;
4555                 /* fall through to return what was recorded */
4556         }
4557
4558         /* copy verifier log back to user space including trailing zero */
4559         if (log_level && copy_to_user(log_ubuf, log_buf, log_len + 1) != 0) {
4560                 ret = -EFAULT;
4561                 goto free_log_buf;
4562         }
4563
4564         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
4565                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
4566                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
4567                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
4568                                                           GFP_KERNEL);
4569
4570                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
4571                         ret = -ENOMEM;
4572                         goto free_log_buf;
4573                 }
4574
4575                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
4576                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
4577                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
4578
4579                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
4580                  * bpf_ld_imm64 instructions
4581                  */
4582                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
4583         }
4584
4585 free_log_buf:
4586         if (log_level)
4587                 vfree(log_buf);
4588         if (!env->prog->aux->used_maps)
4589                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
4590                  * them now. Otherwise free_bpf_prog_info() will release them.
4591                  */
4592                 release_maps(env);
4593         *prog = env->prog;
4594 err_unlock:
4595         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
4596         vfree(env->insn_aux_data);
4597 err_free_env:
4598         kfree(env);
4599         return ret;
4600 }
4601
4602 int bpf_analyzer(struct bpf_prog *prog, const struct bpf_ext_analyzer_ops *ops,
4603                  void *priv)
4604 {
4605         struct bpf_verifier_env *env;
4606         int ret;
4607
4608         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
4609         if (!env)
4610                 return -ENOMEM;
4611
4612         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
4613                                      prog->len);
4614         ret = -ENOMEM;
4615         if (!env->insn_aux_data)
4616                 goto err_free_env;
4617         env->prog = prog;
4618         env->analyzer_ops = ops;
4619         env->analyzer_priv = priv;
4620
4621         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
4622         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
4623
4624         log_level = 0;
4625
4626         env->strict_alignment = false;
4627         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
4628                 env->strict_alignment = true;
4629
4630         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
4631                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
4632                                        GFP_KERNEL);
4633         ret = -ENOMEM;
4634         if (!env->explored_states)
4635                 goto skip_full_check;
4636
4637         ret = check_cfg(env);
4638         if (ret < 0)
4639                 goto skip_full_check;
4640
4641         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
4642
4643         ret = do_check(env);
4644
4645 skip_full_check:
4646         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
4647         free_states(env);
4648
4649         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
4650         vfree(env->insn_aux_data);
4651 err_free_env:
4652         kfree(env);
4653         return ret;
4654 }
4655 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_analyzer);