bpf: verifier: insert zero extension according to analysis result
[platform/kernel/linux-rpi.git] / kernel / bpf / verifier.c
1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
2  * Copyright (c) 2016 Facebook
3  * Copyright (c) 2018 Covalent IO, Inc. http://covalent.io
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
7  * License as published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
12  * General Public License for more details.
13  */
14 #include <uapi/linux/btf.h>
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/types.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/bpf.h>
19 #include <linux/btf.h>
20 #include <linux/bpf_verifier.h>
21 #include <linux/filter.h>
22 #include <net/netlink.h>
23 #include <linux/file.h>
24 #include <linux/vmalloc.h>
25 #include <linux/stringify.h>
26 #include <linux/bsearch.h>
27 #include <linux/sort.h>
28 #include <linux/perf_event.h>
29 #include <linux/ctype.h>
30
31 #include "disasm.h"
32
33 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
34 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name) \
35         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
36 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
37 #include <linux/bpf_types.h>
38 #undef BPF_PROG_TYPE
39 #undef BPF_MAP_TYPE
40 };
41
42 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
43  * instruction by instruction and updates register/stack state.
44  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
45  *
46  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
47  * It rejects the following programs:
48  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
49  * - if loop is present (detected via back-edge)
50  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
51  * - out of bounds or malformed jumps
52  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
53  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
54  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
55  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
56  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
57  *
58  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
59  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
60  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
61  * copied to R1.
62  *
63  * All registers are 64-bit.
64  * R0 - return register
65  * R1-R5 argument passing registers
66  * R6-R9 callee saved registers
67  * R10 - frame pointer read-only
68  *
69  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
70  * and has type PTR_TO_CTX.
71  *
72  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
73  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
74  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
75  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
76  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
77  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
78  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
79  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
80  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
81  *
82  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
83  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
84  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
85  *
86  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
87  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
88  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
89  *
90  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
91  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
92  *
93  * registers used to pass values to function calls are checked against
94  * function argument constraints.
95  *
96  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
97  * It means that the register type passed to this function must be
98  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
99  * 'pointer to map element key'
100  *
101  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
102  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
103  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
104  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
105  *
106  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
107  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
108  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
109  * the helper function as a pointer to map element key.
110  *
111  * On the kernel side the helper function looks like:
112  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
113  * {
114  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
115  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
116  *    void *value;
117  *
118  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
119  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
120  *    the stack of eBPF program.
121  * }
122  *
123  * Corresponding eBPF program may look like:
124  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
125  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
126  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
127  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
128  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
129  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
130  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
131  *
132  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
133  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
134  * and were initialized prior to this call.
135  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
136  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
137  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
138  * returns ether pointer to map value or NULL.
139  *
140  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
141  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
142  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
143  * branch. See check_cond_jmp_op().
144  *
145  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
146  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
147  *
148  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
149  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
150  * the BPF program:
151  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
152  *
153  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
154  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
155  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
156  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
157  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
158  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
159  *
160  * For each helper function that allocates a reference, such as
161  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
162  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
163  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
164  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
165  */
166
167 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
168 struct bpf_verifier_stack_elem {
169         /* verifer state is 'st'
170          * before processing instruction 'insn_idx'
171          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
172          */
173         struct bpf_verifier_state st;
174         int insn_idx;
175         int prev_insn_idx;
176         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
177 };
178
179 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ    8192
180 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES     64
181
182 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
183 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
184                                           POISON_POINTER_DELTA))
185 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
186
187 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
188 {
189         return BPF_MAP_PTR(aux->map_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
190 }
191
192 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
193 {
194         return aux->map_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
195 }
196
197 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
198                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
199 {
200         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
201         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
202         aux->map_state = (unsigned long)map |
203                          (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
204 }
205
206 struct bpf_call_arg_meta {
207         struct bpf_map *map_ptr;
208         bool raw_mode;
209         bool pkt_access;
210         int regno;
211         int access_size;
212         s64 msize_smax_value;
213         u64 msize_umax_value;
214         int ref_obj_id;
215         int func_id;
216 };
217
218 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
219
220 static const struct bpf_line_info *
221 find_linfo(const struct bpf_verifier_env *env, u32 insn_off)
222 {
223         const struct bpf_line_info *linfo;
224         const struct bpf_prog *prog;
225         u32 i, nr_linfo;
226
227         prog = env->prog;
228         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
229
230         if (!nr_linfo || insn_off >= prog->len)
231                 return NULL;
232
233         linfo = prog->aux->linfo;
234         for (i = 1; i < nr_linfo; i++)
235                 if (insn_off < linfo[i].insn_off)
236                         break;
237
238         return &linfo[i - 1];
239 }
240
241 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
242                        va_list args)
243 {
244         unsigned int n;
245
246         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
247
248         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
249                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
250
251         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
252         log->kbuf[n] = '\0';
253
254         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
255                 log->len_used += n;
256         else
257                 log->ubuf = NULL;
258 }
259
260 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
261  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
262  * so the user can figure out what's wrong with the program
263  */
264 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
265                                            const char *fmt, ...)
266 {
267         va_list args;
268
269         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
270                 return;
271
272         va_start(args, fmt);
273         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
274         va_end(args);
275 }
276 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
277
278 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
279 {
280         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
281         va_list args;
282
283         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
284                 return;
285
286         va_start(args, fmt);
287         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
288         va_end(args);
289 }
290
291 static const char *ltrim(const char *s)
292 {
293         while (isspace(*s))
294                 s++;
295
296         return s;
297 }
298
299 __printf(3, 4) static void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
300                                          u32 insn_off,
301                                          const char *prefix_fmt, ...)
302 {
303         const struct bpf_line_info *linfo;
304
305         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
306                 return;
307
308         linfo = find_linfo(env, insn_off);
309         if (!linfo || linfo == env->prev_linfo)
310                 return;
311
312         if (prefix_fmt) {
313                 va_list args;
314
315                 va_start(args, prefix_fmt);
316                 bpf_verifier_vlog(&env->log, prefix_fmt, args);
317                 va_end(args);
318         }
319
320         verbose(env, "%s\n",
321                 ltrim(btf_name_by_offset(env->prog->aux->btf,
322                                          linfo->line_off)));
323
324         env->prev_linfo = linfo;
325 }
326
327 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
328 {
329         return type == PTR_TO_PACKET ||
330                type == PTR_TO_PACKET_META;
331 }
332
333 static bool type_is_sk_pointer(enum bpf_reg_type type)
334 {
335         return type == PTR_TO_SOCKET ||
336                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON ||
337                 type == PTR_TO_TCP_SOCK;
338 }
339
340 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
341 {
342         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
343                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
344                type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL ||
345                type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
346 }
347
348 static bool reg_may_point_to_spin_lock(const struct bpf_reg_state *reg)
349 {
350         return reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
351                 map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr);
352 }
353
354 static bool reg_type_may_be_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
355 {
356         return type == PTR_TO_SOCKET ||
357                 type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
358                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
359                 type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
360 }
361
362 static bool arg_type_may_be_refcounted(enum bpf_arg_type type)
363 {
364         return type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON;
365 }
366
367 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
368  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
369  * released by release_reference().
370  */
371 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
372 {
373         return func_id == BPF_FUNC_sk_release;
374 }
375
376 static bool is_acquire_function(enum bpf_func_id func_id)
377 {
378         return func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
379                 func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
380                 func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp;
381 }
382
383 static bool is_ptr_cast_function(enum bpf_func_id func_id)
384 {
385         return func_id == BPF_FUNC_tcp_sock ||
386                 func_id == BPF_FUNC_sk_fullsock;
387 }
388
389 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
390 static const char * const reg_type_str[] = {
391         [NOT_INIT]              = "?",
392         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
393         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
394         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
395         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
396         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
397         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
398         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
399         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
400         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
401         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
402         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
403         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
404         [PTR_TO_SOCK_COMMON]    = "sock_common",
405         [PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL] = "sock_common_or_null",
406         [PTR_TO_TCP_SOCK]       = "tcp_sock",
407         [PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL] = "tcp_sock_or_null",
408         [PTR_TO_TP_BUFFER]      = "tp_buffer",
409 };
410
411 static char slot_type_char[] = {
412         [STACK_INVALID] = '?',
413         [STACK_SPILL]   = 'r',
414         [STACK_MISC]    = 'm',
415         [STACK_ZERO]    = '0',
416 };
417
418 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
419                            enum bpf_reg_liveness live)
420 {
421         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN | REG_LIVE_DONE))
422             verbose(env, "_");
423         if (live & REG_LIVE_READ)
424                 verbose(env, "r");
425         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
426                 verbose(env, "w");
427         if (live & REG_LIVE_DONE)
428                 verbose(env, "D");
429 }
430
431 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
432                                    const struct bpf_reg_state *reg)
433 {
434         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
435
436         return cur->frame[reg->frameno];
437 }
438
439 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
440                                  const struct bpf_func_state *state)
441 {
442         const struct bpf_reg_state *reg;
443         enum bpf_reg_type t;
444         int i;
445
446         if (state->frameno)
447                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
448         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
449                 reg = &state->regs[i];
450                 t = reg->type;
451                 if (t == NOT_INIT)
452                         continue;
453                 verbose(env, " R%d", i);
454                 print_liveness(env, reg->live);
455                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
456                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
457                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
458                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
459                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
460                         if (t == PTR_TO_STACK)
461                                 verbose(env, ",call_%d", func(env, reg)->callsite);
462                 } else {
463                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
464                         if (reg_type_may_be_refcounted_or_null(t))
465                                 verbose(env, ",ref_obj_id=%d", reg->ref_obj_id);
466                         if (t != SCALAR_VALUE)
467                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
468                         if (type_is_pkt_pointer(t))
469                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
470                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
471                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
472                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
473                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
474                                         reg->map_ptr->key_size,
475                                         reg->map_ptr->value_size);
476                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
477                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
478                                  * could be a pointer whose offset is too big
479                                  * for reg->off
480                                  */
481                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
482                         } else {
483                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
484                                     reg->smin_value != S64_MIN)
485                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
486                                                 (long long)reg->smin_value);
487                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
488                                     reg->smax_value != S64_MAX)
489                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
490                                                 (long long)reg->smax_value);
491                                 if (reg->umin_value != 0)
492                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
493                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
494                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
495                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
496                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
497                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
498                                         char tn_buf[48];
499
500                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
501                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
502                                 }
503                         }
504                         verbose(env, ")");
505                 }
506         }
507         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
508                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
509                 bool valid = false;
510                 int j;
511
512                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
513                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
514                                 valid = true;
515                         types_buf[j] = slot_type_char[
516                                         state->stack[i].slot_type[j]];
517                 }
518                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
519                 if (!valid)
520                         continue;
521                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
522                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
523                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
524                         verbose(env, "=%s",
525                                 reg_type_str[state->stack[i].spilled_ptr.type]);
526                 else
527                         verbose(env, "=%s", types_buf);
528         }
529         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
530                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
531                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
532                         if (state->refs[i].id)
533                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
534         }
535         verbose(env, "\n");
536 }
537
538 #define COPY_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                         \
539 static int copy_##NAME##_state(struct bpf_func_state *dst,              \
540                                const struct bpf_func_state *src)        \
541 {                                                                       \
542         if (!src->FIELD)                                                \
543                 return 0;                                               \
544         if (WARN_ON_ONCE(dst->COUNT < src->COUNT)) {                    \
545                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */ \
546                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));                           \
547                 return -EFAULT;                                         \
548         }                                                               \
549         memcpy(dst->FIELD, src->FIELD,                                  \
550                sizeof(*src->FIELD) * (src->COUNT / SIZE));              \
551         return 0;                                                       \
552 }
553 /* copy_reference_state() */
554 COPY_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
555 /* copy_stack_state() */
556 COPY_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
557 #undef COPY_STATE_FN
558
559 #define REALLOC_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                      \
560 static int realloc_##NAME##_state(struct bpf_func_state *state, int size, \
561                                   bool copy_old)                        \
562 {                                                                       \
563         u32 old_size = state->COUNT;                                    \
564         struct bpf_##NAME##_state *new_##FIELD;                         \
565         int slot = size / SIZE;                                         \
566                                                                         \
567         if (size <= old_size || !size) {                                \
568                 if (copy_old)                                           \
569                         return 0;                                       \
570                 state->COUNT = slot * SIZE;                             \
571                 if (!size && old_size) {                                \
572                         kfree(state->FIELD);                            \
573                         state->FIELD = NULL;                            \
574                 }                                                       \
575                 return 0;                                               \
576         }                                                               \
577         new_##FIELD = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_##NAME##_state), \
578                                     GFP_KERNEL);                        \
579         if (!new_##FIELD)                                               \
580                 return -ENOMEM;                                         \
581         if (copy_old) {                                                 \
582                 if (state->FIELD)                                       \
583                         memcpy(new_##FIELD, state->FIELD,               \
584                                sizeof(*new_##FIELD) * (old_size / SIZE)); \
585                 memset(new_##FIELD + old_size / SIZE, 0,                \
586                        sizeof(*new_##FIELD) * (size - old_size) / SIZE); \
587         }                                                               \
588         state->COUNT = slot * SIZE;                                     \
589         kfree(state->FIELD);                                            \
590         state->FIELD = new_##FIELD;                                     \
591         return 0;                                                       \
592 }
593 /* realloc_reference_state() */
594 REALLOC_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
595 /* realloc_stack_state() */
596 REALLOC_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
597 #undef REALLOC_STATE_FN
598
599 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
600  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
601  * the program calls into realloc_func_state() to grow the stack size.
602  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
603  * which realloc_stack_state() copies over. It points to previous
604  * bpf_verifier_state which is never reallocated.
605  */
606 static int realloc_func_state(struct bpf_func_state *state, int stack_size,
607                               int refs_size, bool copy_old)
608 {
609         int err = realloc_reference_state(state, refs_size, copy_old);
610         if (err)
611                 return err;
612         return realloc_stack_state(state, stack_size, copy_old);
613 }
614
615 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
616  * this new pointer reference.
617  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
618  * On failure, returns a negative errno.
619  */
620 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
621 {
622         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
623         int new_ofs = state->acquired_refs;
624         int id, err;
625
626         err = realloc_reference_state(state, state->acquired_refs + 1, true);
627         if (err)
628                 return err;
629         id = ++env->id_gen;
630         state->refs[new_ofs].id = id;
631         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
632
633         return id;
634 }
635
636 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
637 static int release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
638 {
639         int i, last_idx;
640
641         last_idx = state->acquired_refs - 1;
642         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
643                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
644                         if (last_idx && i != last_idx)
645                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
646                                        sizeof(*state->refs));
647                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
648                         state->acquired_refs--;
649                         return 0;
650                 }
651         }
652         return -EINVAL;
653 }
654
655 static int transfer_reference_state(struct bpf_func_state *dst,
656                                     struct bpf_func_state *src)
657 {
658         int err = realloc_reference_state(dst, src->acquired_refs, false);
659         if (err)
660                 return err;
661         err = copy_reference_state(dst, src);
662         if (err)
663                 return err;
664         return 0;
665 }
666
667 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
668 {
669         if (!state)
670                 return;
671         kfree(state->refs);
672         kfree(state->stack);
673         kfree(state);
674 }
675
676 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
677                                 bool free_self)
678 {
679         int i;
680
681         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
682                 free_func_state(state->frame[i]);
683                 state->frame[i] = NULL;
684         }
685         if (free_self)
686                 kfree(state);
687 }
688
689 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
690  * when necessary to accommodate larger src stack
691  */
692 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
693                            const struct bpf_func_state *src)
694 {
695         int err;
696
697         err = realloc_func_state(dst, src->allocated_stack, src->acquired_refs,
698                                  false);
699         if (err)
700                 return err;
701         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
702         err = copy_reference_state(dst, src);
703         if (err)
704                 return err;
705         return copy_stack_state(dst, src);
706 }
707
708 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
709                                const struct bpf_verifier_state *src)
710 {
711         struct bpf_func_state *dst;
712         int i, err;
713
714         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
715         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
716                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
717                 dst_state->frame[i] = NULL;
718         }
719         dst_state->speculative = src->speculative;
720         dst_state->curframe = src->curframe;
721         dst_state->active_spin_lock = src->active_spin_lock;
722         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
723                 dst = dst_state->frame[i];
724                 if (!dst) {
725                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
726                         if (!dst)
727                                 return -ENOMEM;
728                         dst_state->frame[i] = dst;
729                 }
730                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
731                 if (err)
732                         return err;
733         }
734         return 0;
735 }
736
737 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
738                      int *insn_idx)
739 {
740         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
741         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
742         int err;
743
744         if (env->head == NULL)
745                 return -ENOENT;
746
747         if (cur) {
748                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
749                 if (err)
750                         return err;
751         }
752         if (insn_idx)
753                 *insn_idx = head->insn_idx;
754         if (prev_insn_idx)
755                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
756         elem = head->next;
757         free_verifier_state(&head->st, false);
758         kfree(head);
759         env->head = elem;
760         env->stack_size--;
761         return 0;
762 }
763
764 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
765                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
766                                              bool speculative)
767 {
768         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
769         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
770         int err;
771
772         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
773         if (!elem)
774                 goto err;
775
776         elem->insn_idx = insn_idx;
777         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
778         elem->next = env->head;
779         env->head = elem;
780         env->stack_size++;
781         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
782         if (err)
783                 goto err;
784         elem->st.speculative |= speculative;
785         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ) {
786                 verbose(env, "The sequence of %d jumps is too complex.\n",
787                         env->stack_size);
788                 goto err;
789         }
790         return &elem->st;
791 err:
792         free_verifier_state(env->cur_state, true);
793         env->cur_state = NULL;
794         /* pop all elements and return */
795         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
796         return NULL;
797 }
798
799 #define CALLER_SAVED_REGS 6
800 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
801         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
802 };
803
804 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
805
806 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
807  * known to have the value @imm.
808  */
809 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
810 {
811         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
812         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
813                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
814         reg->var_off = tnum_const(imm);
815         reg->smin_value = (s64)imm;
816         reg->smax_value = (s64)imm;
817         reg->umin_value = imm;
818         reg->umax_value = imm;
819 }
820
821 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
822  * used only on registers holding a pointer type.
823  */
824 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
825 {
826         __mark_reg_known(reg, 0);
827 }
828
829 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
830 {
831         __mark_reg_known(reg, 0);
832         reg->type = SCALAR_VALUE;
833 }
834
835 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
836                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
837 {
838         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
839                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
840                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
841                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
842                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
843                 return;
844         }
845         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
846 }
847
848 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
849 {
850         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
851 }
852
853 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
854 {
855         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
856                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
857 }
858
859 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
860 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
861                                     enum bpf_reg_type which)
862 {
863         /* The register can already have a range from prior markings.
864          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
865          * origin.
866          */
867         return reg->type == which &&
868                reg->id == 0 &&
869                reg->off == 0 &&
870                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
871 }
872
873 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
874 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
875 {
876         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
877         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
878                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
879         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
880         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
881                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
882         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
883         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
884                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
885 }
886
887 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
888 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
889 {
890         /* Learn sign from signed bounds.
891          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
892          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
893          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
894          */
895         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
896                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
897                                                           reg->umin_value);
898                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
899                                                           reg->umax_value);
900                 return;
901         }
902         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
903          * boundary, so we must be careful.
904          */
905         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
906                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
907                  * is positive, hence safe.
908                  */
909                 reg->smin_value = reg->umin_value;
910                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
911                                                           reg->umax_value);
912         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
913                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
914                  * is negative, hence safe.
915                  */
916                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
917                                                           reg->umin_value);
918                 reg->smax_value = reg->umax_value;
919         }
920 }
921
922 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
923 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
924 {
925         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
926                                       tnum_range(reg->umin_value,
927                                                  reg->umax_value));
928 }
929
930 /* Reset the min/max bounds of a register */
931 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
932 {
933         reg->smin_value = S64_MIN;
934         reg->smax_value = S64_MAX;
935         reg->umin_value = 0;
936         reg->umax_value = U64_MAX;
937 }
938
939 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
940 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
941 {
942         /*
943          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
944          * padding between 'type' and union
945          */
946         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
947         reg->type = SCALAR_VALUE;
948         reg->var_off = tnum_unknown;
949         reg->frameno = 0;
950         __mark_reg_unbounded(reg);
951 }
952
953 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
954                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
955 {
956         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
957                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
958                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
959                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
960                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
961                 return;
962         }
963         __mark_reg_unknown(regs + regno);
964 }
965
966 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
967 {
968         __mark_reg_unknown(reg);
969         reg->type = NOT_INIT;
970 }
971
972 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
973                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
974 {
975         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
976                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
977                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
978                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
979                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
980                 return;
981         }
982         __mark_reg_not_init(regs + regno);
983 }
984
985 #define DEF_NOT_SUBREG  (0)
986 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
987                            struct bpf_func_state *state)
988 {
989         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
990         int i;
991
992         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
993                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
994                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
995                 regs[i].parent = NULL;
996                 regs[i].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
997         }
998
999         /* frame pointer */
1000         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
1001         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
1002         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
1003
1004         /* 1st arg to a function */
1005         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
1006         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
1007 }
1008
1009 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1010 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1011                             struct bpf_func_state *state,
1012                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1013 {
1014         state->callsite = callsite;
1015         state->frameno = frameno;
1016         state->subprogno = subprogno;
1017         init_reg_state(env, state);
1018 }
1019
1020 enum reg_arg_type {
1021         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1022         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1023         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1024 };
1025
1026 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1027 {
1028         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1029                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1030 }
1031
1032 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1033 {
1034         struct bpf_subprog_info *p;
1035
1036         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1037                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1038         if (!p)
1039                 return -ENOENT;
1040         return p - env->subprog_info;
1041
1042 }
1043
1044 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1045 {
1046         int insn_cnt = env->prog->len;
1047         int ret;
1048
1049         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1050                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1051                 return -EINVAL;
1052         }
1053         ret = find_subprog(env, off);
1054         if (ret >= 0)
1055                 return 0;
1056         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1057                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1058                 return -E2BIG;
1059         }
1060         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1061         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1062              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1063         return 0;
1064 }
1065
1066 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1067 {
1068         int i, ret, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1069         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1070         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1071         int insn_cnt = env->prog->len;
1072
1073         /* Add entry function. */
1074         ret = add_subprog(env, 0);
1075         if (ret < 0)
1076                 return ret;
1077
1078         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1079         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1080                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1081                         continue;
1082                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1083                         continue;
1084                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1085                         verbose(env, "function calls to other bpf functions are allowed for root only\n");
1086                         return -EPERM;
1087                 }
1088                 ret = add_subprog(env, i + insn[i].imm + 1);
1089                 if (ret < 0)
1090                         return ret;
1091         }
1092
1093         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1094          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1095          */
1096         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1097
1098         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
1099                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1100                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1101
1102         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1103         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1104         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1105         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1106                 u8 code = insn[i].code;
1107
1108                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP && BPF_CLASS(code) != BPF_JMP32)
1109                         goto next;
1110                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1111                         goto next;
1112                 off = i + insn[i].off + 1;
1113                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1114                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1115                         return -EINVAL;
1116                 }
1117 next:
1118                 if (i == subprog_end - 1) {
1119                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1120                          * the last insn of the subprog should be either exit
1121                          * or unconditional jump back
1122                          */
1123                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1124                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1125                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1126                                 return -EINVAL;
1127                         }
1128                         subprog_start = subprog_end;
1129                         cur_subprog++;
1130                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1131                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1132                 }
1133         }
1134         return 0;
1135 }
1136
1137 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1138  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1139  */
1140 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1141                          const struct bpf_reg_state *state,
1142                          struct bpf_reg_state *parent, u8 flag)
1143 {
1144         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1145         int cnt = 0;
1146
1147         while (parent) {
1148                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1149                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1150                         break;
1151                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1152                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1153                                 reg_type_str[parent->type],
1154                                 parent->var_off.value, parent->off);
1155                         return -EFAULT;
1156                 }
1157                 /* The first condition is more likely to be true than the
1158                  * second, checked it first.
1159                  */
1160                 if ((parent->live & REG_LIVE_READ) == flag ||
1161                     parent->live & REG_LIVE_READ64)
1162                         /* The parentage chain never changes and
1163                          * this parent was already marked as LIVE_READ.
1164                          * There is no need to keep walking the chain again and
1165                          * keep re-marking all parents as LIVE_READ.
1166                          * This case happens when the same register is read
1167                          * multiple times without writes into it in-between.
1168                          * Also, if parent has the stronger REG_LIVE_READ64 set,
1169                          * then no need to set the weak REG_LIVE_READ32.
1170                          */
1171                         break;
1172                 /* ... then we depend on parent's value */
1173                 parent->live |= flag;
1174                 /* REG_LIVE_READ64 overrides REG_LIVE_READ32. */
1175                 if (flag == REG_LIVE_READ64)
1176                         parent->live &= ~REG_LIVE_READ32;
1177                 state = parent;
1178                 parent = state->parent;
1179                 writes = true;
1180                 cnt++;
1181         }
1182
1183         if (env->longest_mark_read_walk < cnt)
1184                 env->longest_mark_read_walk = cnt;
1185         return 0;
1186 }
1187
1188 /* This function is supposed to be used by the following 32-bit optimization
1189  * code only. It returns TRUE if the source or destination register operates
1190  * on 64-bit, otherwise return FALSE.
1191  */
1192 static bool is_reg64(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
1193                      u32 regno, struct bpf_reg_state *reg, enum reg_arg_type t)
1194 {
1195         u8 code, class, op;
1196
1197         code = insn->code;
1198         class = BPF_CLASS(code);
1199         op = BPF_OP(code);
1200         if (class == BPF_JMP) {
1201                 /* BPF_EXIT for "main" will reach here. Return TRUE
1202                  * conservatively.
1203                  */
1204                 if (op == BPF_EXIT)
1205                         return true;
1206                 if (op == BPF_CALL) {
1207                         /* BPF to BPF call will reach here because of marking
1208                          * caller saved clobber with DST_OP_NO_MARK for which we
1209                          * don't care the register def because they are anyway
1210                          * marked as NOT_INIT already.
1211                          */
1212                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1213                                 return false;
1214                         /* Helper call will reach here because of arg type
1215                          * check, conservatively return TRUE.
1216                          */
1217                         if (t == SRC_OP)
1218                                 return true;
1219
1220                         return false;
1221                 }
1222         }
1223
1224         if (class == BPF_ALU64 || class == BPF_JMP ||
1225             /* BPF_END always use BPF_ALU class. */
1226             (class == BPF_ALU && op == BPF_END && insn->imm == 64))
1227                 return true;
1228
1229         if (class == BPF_ALU || class == BPF_JMP32)
1230                 return false;
1231
1232         if (class == BPF_LDX) {
1233                 if (t != SRC_OP)
1234                         return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1235                 /* LDX source must be ptr. */
1236                 return true;
1237         }
1238
1239         if (class == BPF_STX) {
1240                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1241                         return true;
1242                 return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1243         }
1244
1245         if (class == BPF_LD) {
1246                 u8 mode = BPF_MODE(code);
1247
1248                 /* LD_IMM64 */
1249                 if (mode == BPF_IMM)
1250                         return true;
1251
1252                 /* Both LD_IND and LD_ABS return 32-bit data. */
1253                 if (t != SRC_OP)
1254                         return  false;
1255
1256                 /* Implicit ctx ptr. */
1257                 if (regno == BPF_REG_6)
1258                         return true;
1259
1260                 /* Explicit source could be any width. */
1261                 return true;
1262         }
1263
1264         if (class == BPF_ST)
1265                 /* The only source register for BPF_ST is a ptr. */
1266                 return true;
1267
1268         /* Conservatively return true at default. */
1269         return true;
1270 }
1271
1272 /* Return TRUE if INSN doesn't have explicit value define. */
1273 static bool insn_no_def(struct bpf_insn *insn)
1274 {
1275         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1276
1277         return (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32 ||
1278                 class == BPF_STX || class == BPF_ST);
1279 }
1280
1281 /* Return TRUE if INSN has defined any 32-bit value explicitly. */
1282 static bool insn_has_def32(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1283 {
1284         if (insn_no_def(insn))
1285                 return false;
1286
1287         return !is_reg64(env, insn, insn->dst_reg, NULL, DST_OP);
1288 }
1289
1290 static void mark_insn_zext(struct bpf_verifier_env *env,
1291                            struct bpf_reg_state *reg)
1292 {
1293         s32 def_idx = reg->subreg_def;
1294
1295         if (def_idx == DEF_NOT_SUBREG)
1296                 return;
1297
1298         env->insn_aux_data[def_idx - 1].zext_dst = true;
1299         /* The dst will be zero extended, so won't be sub-register anymore. */
1300         reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1301 }
1302
1303 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1304                          enum reg_arg_type t)
1305 {
1306         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1307         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1308         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + env->insn_idx;
1309         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
1310         bool rw64;
1311
1312         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
1313                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
1314                 return -EINVAL;
1315         }
1316
1317         reg = &regs[regno];
1318         rw64 = is_reg64(env, insn, regno, reg, t);
1319         if (t == SRC_OP) {
1320                 /* check whether register used as source operand can be read */
1321                 if (reg->type == NOT_INIT) {
1322                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
1323                         return -EACCES;
1324                 }
1325                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
1326                 if (regno == BPF_REG_FP)
1327                         return 0;
1328
1329                 if (rw64)
1330                         mark_insn_zext(env, reg);
1331
1332                 return mark_reg_read(env, reg, reg->parent,
1333                                      rw64 ? REG_LIVE_READ64 : REG_LIVE_READ32);
1334         } else {
1335                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
1336                 if (regno == BPF_REG_FP) {
1337                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
1338                         return -EACCES;
1339                 }
1340                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1341                 reg->subreg_def = rw64 ? DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
1342                 if (t == DST_OP)
1343                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1344         }
1345         return 0;
1346 }
1347
1348 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
1349 {
1350         switch (type) {
1351         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1352         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
1353         case PTR_TO_STACK:
1354         case PTR_TO_CTX:
1355         case PTR_TO_PACKET:
1356         case PTR_TO_PACKET_META:
1357         case PTR_TO_PACKET_END:
1358         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1359         case CONST_PTR_TO_MAP:
1360         case PTR_TO_SOCKET:
1361         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1362         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
1363         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
1364         case PTR_TO_TCP_SOCK:
1365         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
1366                 return true;
1367         default:
1368                 return false;
1369         }
1370 }
1371
1372 /* Does this register contain a constant zero? */
1373 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
1374 {
1375         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1376 }
1377
1378 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
1379  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
1380  */
1381 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
1382                              struct bpf_func_state *state, /* func where register points to */
1383                              int off, int size, int value_regno, int insn_idx)
1384 {
1385         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
1386         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
1387         enum bpf_reg_type type;
1388
1389         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
1390                                  state->acquired_refs, true);
1391         if (err)
1392                 return err;
1393         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
1394          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
1395          */
1396         if (!env->allow_ptr_leaks &&
1397             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1398             size != BPF_REG_SIZE) {
1399                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
1400                 return -EACCES;
1401         }
1402
1403         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
1404         if (value_regno >= 0 &&
1405             is_spillable_regtype((type = cur->regs[value_regno].type))) {
1406
1407                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
1408                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1409                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1410                         return -EACCES;
1411                 }
1412
1413                 if (state != cur && type == PTR_TO_STACK) {
1414                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
1415                         return -EINVAL;
1416                 }
1417
1418                 /* save register state */
1419                 state->stack[spi].spilled_ptr = cur->regs[value_regno];
1420                 state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1421
1422                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
1423                         if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_MISC &&
1424                             !env->allow_ptr_leaks) {
1425                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
1426                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
1427
1428                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
1429                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
1430                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
1431                                  * (speculative store bypass)
1432                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
1433                                  * store of zero.
1434                                  */
1435                                 if (*poff && *poff != soff) {
1436                                         /* disallow programs where single insn stores
1437                                          * into two different stack slots, since verifier
1438                                          * cannot sanitize them
1439                                          */
1440                                         verbose(env,
1441                                                 "insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
1442                                                 insn_idx, *poff, soff);
1443                                         return -EINVAL;
1444                                 }
1445                                 *poff = soff;
1446                         }
1447                         state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
1448                 }
1449         } else {
1450                 u8 type = STACK_MISC;
1451
1452                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
1453                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
1454                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
1455                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
1456                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1457                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
1458
1459                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
1460                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
1461                  * when stack slots are partially written.
1462                  * This heuristic means that read propagation will be
1463                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
1464                  * to stack slots all the way to first state when programs
1465                  * writes+reads less than 8 bytes
1466                  */
1467                 if (size == BPF_REG_SIZE)
1468                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1469
1470                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
1471                 if (value_regno >= 0 &&
1472                     register_is_null(&cur->regs[value_regno]))
1473                         type = STACK_ZERO;
1474
1475                 /* Mark slots affected by this stack write. */
1476                 for (i = 0; i < size; i++)
1477                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
1478                                 type;
1479         }
1480         return 0;
1481 }
1482
1483 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
1484                             struct bpf_func_state *reg_state /* func where register points to */,
1485                             int off, int size, int value_regno)
1486 {
1487         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1488         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1489         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
1490         u8 *stype;
1491
1492         if (reg_state->allocated_stack <= slot) {
1493                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
1494                         off, size);
1495                 return -EACCES;
1496         }
1497         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
1498
1499         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
1500                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1501                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1502                         return -EACCES;
1503                 }
1504                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
1505                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
1506                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
1507                                 return -EACCES;
1508                         }
1509                 }
1510
1511                 if (value_regno >= 0) {
1512                         /* restore register state from stack */
1513                         state->regs[value_regno] = reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
1514                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
1515                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
1516                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
1517                          */
1518                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1519                 }
1520                 mark_reg_read(env, &reg_state->stack[spi].spilled_ptr,
1521                               reg_state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
1522                               REG_LIVE_READ64);
1523                 return 0;
1524         } else {
1525                 int zeros = 0;
1526
1527                 for (i = 0; i < size; i++) {
1528                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC)
1529                                 continue;
1530                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO) {
1531                                 zeros++;
1532                                 continue;
1533                         }
1534                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
1535                                 off, i, size);
1536                         return -EACCES;
1537                 }
1538                 mark_reg_read(env, &reg_state->stack[spi].spilled_ptr,
1539                               reg_state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
1540                               REG_LIVE_READ64);
1541                 if (value_regno >= 0) {
1542                         if (zeros == size) {
1543                                 /* any size read into register is zero extended,
1544                                  * so the whole register == const_zero
1545                                  */
1546                                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[value_regno]);
1547                         } else {
1548                                 /* have read misc data from the stack */
1549                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
1550                         }
1551                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1552                 }
1553                 return 0;
1554         }
1555 }
1556
1557 static int check_stack_access(struct bpf_verifier_env *env,
1558                               const struct bpf_reg_state *reg,
1559                               int off, int size)
1560 {
1561         /* Stack accesses must be at a fixed offset, so that we
1562          * can determine what type of data were returned. See
1563          * check_stack_read().
1564          */
1565         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1566                 char tn_buf[48];
1567
1568                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1569                 verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d\n",
1570                         tn_buf, off, size);
1571                 return -EACCES;
1572         }
1573
1574         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
1575                 verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
1576                 return -EACCES;
1577         }
1578
1579         return 0;
1580 }
1581
1582 static int check_map_access_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1583                                  int off, int size, enum bpf_access_type type)
1584 {
1585         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1586         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
1587         u32 cap = bpf_map_flags_to_cap(map);
1588
1589         if (type == BPF_WRITE && !(cap & BPF_MAP_CAN_WRITE)) {
1590                 verbose(env, "write into map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
1591                         map->value_size, off, size);
1592                 return -EACCES;
1593         }
1594
1595         if (type == BPF_READ && !(cap & BPF_MAP_CAN_READ)) {
1596                 verbose(env, "read from map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
1597                         map->value_size, off, size);
1598                 return -EACCES;
1599         }
1600
1601         return 0;
1602 }
1603
1604 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
1605 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
1606                               int size, bool zero_size_allowed)
1607 {
1608         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1609         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
1610
1611         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
1612             off + size > map->value_size) {
1613                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
1614                         map->value_size, off, size);
1615                 return -EACCES;
1616         }
1617         return 0;
1618 }
1619
1620 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
1621 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1622                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
1623 {
1624         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1625         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1626         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
1627         int err;
1628
1629         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
1630          * need to try adding each of min_value and max_value to off
1631          * to make sure our theoretical access will be safe.
1632          */
1633         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
1634                 print_verifier_state(env, state);
1635
1636         /* The minimum value is only important with signed
1637          * comparisons where we can't assume the floor of a
1638          * value is 0.  If we are using signed variables for our
1639          * index'es we need to make sure that whatever we use
1640          * will have a set floor within our range.
1641          */
1642         if (reg->smin_value < 0 &&
1643             (reg->smin_value == S64_MIN ||
1644              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
1645               reg->smin_value + off < 0)) {
1646                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1647                         regno);
1648                 return -EACCES;
1649         }
1650         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
1651                                  zero_size_allowed);
1652         if (err) {
1653                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
1654                         regno);
1655                 return err;
1656         }
1657
1658         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
1659          * sure we won't do bad things.
1660          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
1661          */
1662         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
1663                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
1664                         regno);
1665                 return -EACCES;
1666         }
1667         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
1668                                  zero_size_allowed);
1669         if (err)
1670                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
1671                         regno);
1672
1673         if (map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr)) {
1674                 u32 lock = reg->map_ptr->spin_lock_off;
1675
1676                 /* if any part of struct bpf_spin_lock can be touched by
1677                  * load/store reject this program.
1678                  * To check that [x1, x2) overlaps with [y1, y2)
1679                  * it is sufficient to check x1 < y2 && y1 < x2.
1680                  */
1681                 if (reg->smin_value + off < lock + sizeof(struct bpf_spin_lock) &&
1682                      lock < reg->umax_value + off + size) {
1683                         verbose(env, "bpf_spin_lock cannot be accessed directly by load/store\n");
1684                         return -EACCES;
1685                 }
1686         }
1687         return err;
1688 }
1689
1690 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
1691
1692 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
1693                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
1694                                        enum bpf_access_type t)
1695 {
1696         switch (env->prog->type) {
1697         /* Program types only with direct read access go here! */
1698         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
1699         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
1700         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
1701         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
1702         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
1703         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
1704                 if (t == BPF_WRITE)
1705                         return false;
1706                 /* fallthrough */
1707
1708         /* Program types with direct read + write access go here! */
1709         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
1710         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
1711         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
1712         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
1713         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
1714         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
1715                 if (meta)
1716                         return meta->pkt_access;
1717
1718                 env->seen_direct_write = true;
1719                 return true;
1720         default:
1721                 return false;
1722         }
1723 }
1724
1725 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1726                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
1727 {
1728         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1729         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1730
1731         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
1732             (u64)off + size > reg->range) {
1733                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
1734                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
1735                 return -EACCES;
1736         }
1737         return 0;
1738 }
1739
1740 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
1741                                int size, bool zero_size_allowed)
1742 {
1743         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1744         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1745         int err;
1746
1747         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
1748          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
1749          * offset.
1750          */
1751
1752         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
1753          * detail to prove they're safe.
1754          */
1755         if (reg->smin_value < 0) {
1756                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1757                         regno);
1758                 return -EACCES;
1759         }
1760         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
1761         if (err) {
1762                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
1763                 return err;
1764         }
1765
1766         /* __check_packet_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
1767          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
1768          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
1769          * that __check_packet_access would have rejected this pkt access.
1770          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
1771          */
1772         env->prog->aux->max_pkt_offset =
1773                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
1774                       off + reg->umax_value + size - 1);
1775
1776         return err;
1777 }
1778
1779 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
1780 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
1781                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
1782 {
1783         struct bpf_insn_access_aux info = {
1784                 .reg_type = *reg_type,
1785         };
1786
1787         if (env->ops->is_valid_access &&
1788             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
1789                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
1790                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
1791                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
1792                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
1793                  * will only allow for whole field access and rejects any other
1794                  * type of narrower access.
1795                  */
1796                 *reg_type = info.reg_type;
1797
1798                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
1799                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
1800                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
1801                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
1802                 return 0;
1803         }
1804
1805         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
1806         return -EACCES;
1807 }
1808
1809 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
1810                                   int size)
1811 {
1812         if (size < 0 || off < 0 ||
1813             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
1814                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
1815                         off, size);
1816                 return -EACCES;
1817         }
1818         return 0;
1819 }
1820
1821 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
1822                              u32 regno, int off, int size,
1823                              enum bpf_access_type t)
1824 {
1825         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1826         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1827         struct bpf_insn_access_aux info = {};
1828         bool valid;
1829
1830         if (reg->smin_value < 0) {
1831                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1832                         regno);
1833                 return -EACCES;
1834         }
1835
1836         switch (reg->type) {
1837         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
1838                 valid = bpf_sock_common_is_valid_access(off, size, t, &info);
1839                 break;
1840         case PTR_TO_SOCKET:
1841                 valid = bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
1842                 break;
1843         case PTR_TO_TCP_SOCK:
1844                 valid = bpf_tcp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
1845                 break;
1846         default:
1847                 valid = false;
1848         }
1849
1850
1851         if (valid) {
1852                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size =
1853                         info.ctx_field_size;
1854                 return 0;
1855         }
1856
1857         verbose(env, "R%d invalid %s access off=%d size=%d\n",
1858                 regno, reg_type_str[reg->type], off, size);
1859
1860         return -EACCES;
1861 }
1862
1863 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
1864                                const struct bpf_reg_state *reg)
1865 {
1866         if (allow_ptr_leaks)
1867                 return false;
1868
1869         return reg->type != SCALAR_VALUE;
1870 }
1871
1872 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1873 {
1874         return cur_regs(env) + regno;
1875 }
1876
1877 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1878 {
1879         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
1880 }
1881
1882 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1883 {
1884         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1885
1886         return reg->type == PTR_TO_CTX;
1887 }
1888
1889 static bool is_sk_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1890 {
1891         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1892
1893         return type_is_sk_pointer(reg->type);
1894 }
1895
1896 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1897 {
1898         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1899
1900         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
1901 }
1902
1903 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1904 {
1905         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1906
1907         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
1908         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
1909 }
1910
1911 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1912                                    const struct bpf_reg_state *reg,
1913                                    int off, int size, bool strict)
1914 {
1915         struct tnum reg_off;
1916         int ip_align;
1917
1918         /* Byte size accesses are always allowed. */
1919         if (!strict || size == 1)
1920                 return 0;
1921
1922         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
1923          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
1924          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
1925          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
1926          * to this code only in strict mode where we want to emulate
1927          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
1928          * unconditional IP align value of '2'.
1929          */
1930         ip_align = 2;
1931
1932         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
1933         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1934                 char tn_buf[48];
1935
1936                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1937                 verbose(env,
1938                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
1939                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
1940                 return -EACCES;
1941         }
1942
1943         return 0;
1944 }
1945
1946 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1947                                        const struct bpf_reg_state *reg,
1948                                        const char *pointer_desc,
1949                                        int off, int size, bool strict)
1950 {
1951         struct tnum reg_off;
1952
1953         /* Byte size accesses are always allowed. */
1954         if (!strict || size == 1)
1955                 return 0;
1956
1957         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
1958         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1959                 char tn_buf[48];
1960
1961                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1962                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
1963                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
1964                 return -EACCES;
1965         }
1966
1967         return 0;
1968 }
1969
1970 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1971                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
1972                                int size, bool strict_alignment_once)
1973 {
1974         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
1975         const char *pointer_desc = "";
1976
1977         switch (reg->type) {
1978         case PTR_TO_PACKET:
1979         case PTR_TO_PACKET_META:
1980                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
1981                  * right in front, treat it the very same way.
1982                  */
1983                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
1984         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1985                 pointer_desc = "flow keys ";
1986                 break;
1987         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1988                 pointer_desc = "value ";
1989                 break;
1990         case PTR_TO_CTX:
1991                 pointer_desc = "context ";
1992                 break;
1993         case PTR_TO_STACK:
1994                 pointer_desc = "stack ";
1995                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
1996                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
1997                  * aligned.
1998                  */
1999                 strict = true;
2000                 break;
2001         case PTR_TO_SOCKET:
2002                 pointer_desc = "sock ";
2003                 break;
2004         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2005                 pointer_desc = "sock_common ";
2006                 break;
2007         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2008                 pointer_desc = "tcp_sock ";
2009                 break;
2010         default:
2011                 break;
2012         }
2013         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
2014                                            strict);
2015 }
2016
2017 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2018                               const struct bpf_func_state *func,
2019                               int off)
2020 {
2021         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
2022
2023         if (stack >= -off)
2024                 return 0;
2025
2026         /* update known max for given subprogram */
2027         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
2028         return 0;
2029 }
2030
2031 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
2032  * and recursively walk all callees that given function can call.
2033  * Ignore jump and exit insns.
2034  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
2035  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
2036  */
2037 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
2038 {
2039         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
2040         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
2041         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
2042         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
2043         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
2044
2045 process_func:
2046         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
2047          * of interpreter stack size
2048          */
2049         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2050         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
2051                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
2052                         frame + 1, depth);
2053                 return -EACCES;
2054         }
2055 continue_func:
2056         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
2057         for (; i < subprog_end; i++) {
2058                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
2059                         continue;
2060                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
2061                         continue;
2062                 /* remember insn and function to return to */
2063                 ret_insn[frame] = i + 1;
2064                 ret_prog[frame] = idx;
2065
2066                 /* find the callee */
2067                 i = i + insn[i].imm + 1;
2068                 idx = find_subprog(env, i);
2069                 if (idx < 0) {
2070                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2071                                   i);
2072                         return -EFAULT;
2073                 }
2074                 frame++;
2075                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
2076                         verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep !\n",
2077                                 frame);
2078                         return -E2BIG;
2079                 }
2080                 goto process_func;
2081         }
2082         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
2083          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
2084          */
2085         if (frame == 0)
2086                 return 0;
2087         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2088         frame--;
2089         i = ret_insn[frame];
2090         idx = ret_prog[frame];
2091         goto continue_func;
2092 }
2093
2094 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
2095 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2096                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
2097 {
2098         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
2099
2100         subprog = find_subprog(env, start);
2101         if (subprog < 0) {
2102                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2103                           start);
2104                 return -EFAULT;
2105         }
2106         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
2107 }
2108 #endif
2109
2110 static int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
2111                          const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
2112 {
2113         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
2114          * its original, unmodified form.
2115          */
2116
2117         if (reg->off) {
2118                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
2119                         regno, reg->off);
2120                 return -EACCES;
2121         }
2122
2123         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2124                 char tn_buf[48];
2125
2126                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2127                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
2128                 return -EACCES;
2129         }
2130
2131         return 0;
2132 }
2133
2134 static int check_tp_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
2135                                   const struct bpf_reg_state *reg,
2136                                   int regno, int off, int size)
2137 {
2138         if (off < 0) {
2139                 verbose(env,
2140                         "R%d invalid tracepoint buffer access: off=%d, size=%d",
2141                         regno, off, size);
2142                 return -EACCES;
2143         }
2144         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2145                 char tn_buf[48];
2146
2147                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2148                 verbose(env,
2149                         "R%d invalid variable buffer offset: off=%d, var_off=%s",
2150                         regno, off, tn_buf);
2151                 return -EACCES;
2152         }
2153         if (off + size > env->prog->aux->max_tp_access)
2154                 env->prog->aux->max_tp_access = off + size;
2155
2156         return 0;
2157 }
2158
2159
2160 /* truncate register to smaller size (in bytes)
2161  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
2162  */
2163 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
2164 {
2165         u64 mask;
2166
2167         /* clear high bits in bit representation */
2168         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
2169
2170         /* fix arithmetic bounds */
2171         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
2172         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
2173                 reg->umin_value &= mask;
2174                 reg->umax_value &= mask;
2175         } else {
2176                 reg->umin_value = 0;
2177                 reg->umax_value = mask;
2178         }
2179         reg->smin_value = reg->umin_value;
2180         reg->smax_value = reg->umax_value;
2181 }
2182
2183 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
2184  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
2185  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
2186  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
2187  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
2188  */
2189 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
2190                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
2191                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
2192 {
2193         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2194         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
2195         struct bpf_func_state *state;
2196         int size, err = 0;
2197
2198         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
2199         if (size < 0)
2200                 return size;
2201
2202         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
2203         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
2204         if (err)
2205                 return err;
2206
2207         /* for access checks, reg->off is just part of off */
2208         off += reg->off;
2209
2210         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
2211                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2212                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2213                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
2214                         return -EACCES;
2215                 }
2216                 err = check_map_access_type(env, regno, off, size, t);
2217                 if (err)
2218                         return err;
2219                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
2220                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2221                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2222
2223         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
2224                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
2225
2226                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2227                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2228                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
2229                         return -EACCES;
2230                 }
2231
2232                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
2233                 if (err < 0)
2234                         return err;
2235
2236                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
2237                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
2238                         /* ctx access returns either a scalar, or a
2239                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
2240                          * case, we know the offset is zero.
2241                          */
2242                         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
2243                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2244                         } else {
2245                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
2246                                                     value_regno);
2247                                 if (reg_type_may_be_null(reg_type))
2248                                         regs[value_regno].id = ++env->id_gen;
2249                                 /* A load of ctx field could have different
2250                                  * actual load size with the one encoded in the
2251                                  * insn. When the dst is PTR, it is for sure not
2252                                  * a sub-register.
2253                                  */
2254                                 regs[value_regno].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
2255                         }
2256                         regs[value_regno].type = reg_type;
2257                 }
2258
2259         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
2260                 off += reg->var_off.value;
2261                 err = check_stack_access(env, reg, off, size);
2262                 if (err)
2263                         return err;
2264
2265                 state = func(env, reg);
2266                 err = update_stack_depth(env, state, off);
2267                 if (err)
2268                         return err;
2269
2270                 if (t == BPF_WRITE)
2271                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
2272                                                 value_regno, insn_idx);
2273                 else
2274                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
2275                                                value_regno);
2276         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
2277                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
2278                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
2279                         return -EACCES;
2280                 }
2281                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2282                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2283                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
2284                                 value_regno);
2285                         return -EACCES;
2286                 }
2287                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
2288                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2289                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2290         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
2291                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2292                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2293                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
2294                                 value_regno);
2295                         return -EACCES;
2296                 }
2297
2298                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
2299                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2300                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2301         } else if (type_is_sk_pointer(reg->type)) {
2302                 if (t == BPF_WRITE) {
2303                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
2304                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
2305                         return -EACCES;
2306                 }
2307                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
2308                 if (!err && value_regno >= 0)
2309                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2310         } else if (reg->type == PTR_TO_TP_BUFFER) {
2311                 err = check_tp_buffer_access(env, reg, regno, off, size);
2312                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2313                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2314         } else {
2315                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
2316                         reg_type_str[reg->type]);
2317                 return -EACCES;
2318         }
2319
2320         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
2321             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
2322                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
2323                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
2324         }
2325         return err;
2326 }
2327
2328 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
2329 {
2330         int err;
2331
2332         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
2333             insn->imm != 0) {
2334                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
2335                 return -EINVAL;
2336         }
2337
2338         /* check src1 operand */
2339         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2340         if (err)
2341                 return err;
2342
2343         /* check src2 operand */
2344         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2345         if (err)
2346                 return err;
2347
2348         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2349                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
2350                 return -EACCES;
2351         }
2352
2353         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
2354             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
2355             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg) ||
2356             is_sk_reg(env, insn->dst_reg)) {
2357                 verbose(env, "BPF_XADD stores into R%d %s is not allowed\n",
2358                         insn->dst_reg,
2359                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
2360                 return -EACCES;
2361         }
2362
2363         /* check whether atomic_add can read the memory */
2364         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2365                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1, true);
2366         if (err)
2367                 return err;
2368
2369         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
2370         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2371                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
2372 }
2373
2374 static int __check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2375                                   int off, int access_size,
2376                                   bool zero_size_allowed)
2377 {
2378         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2379
2380         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
2381             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
2382                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
2383                         verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
2384                                 regno, off, access_size);
2385                 } else {
2386                         char tn_buf[48];
2387
2388                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2389                         verbose(env, "invalid stack type R%d var_off=%s access_size=%d\n",
2390                                 regno, tn_buf, access_size);
2391                 }
2392                 return -EACCES;
2393         }
2394         return 0;
2395 }
2396
2397 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
2398  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
2399  * and all elements of stack are initialized.
2400  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
2401  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
2402  */
2403 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2404                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
2405                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
2406 {
2407         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2408         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
2409         int err, min_off, max_off, i, slot, spi;
2410
2411         if (reg->type != PTR_TO_STACK) {
2412                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
2413                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
2414                     register_is_null(reg))
2415                         return 0;
2416
2417                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
2418                         reg_type_str[reg->type],
2419                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
2420                 return -EACCES;
2421         }
2422
2423         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
2424                 min_off = max_off = reg->var_off.value + reg->off;
2425                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
2426                                              zero_size_allowed);
2427                 if (err)
2428                         return err;
2429         } else {
2430                 /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for
2431                  * simplicity since it requires corresponding support in
2432                  * Spectre masking for stack ALU.
2433                  * See also retrieve_ptr_limit().
2434                  */
2435                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
2436                         char tn_buf[48];
2437
2438                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2439                         verbose(env, "R%d indirect variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
2440                                 regno, tn_buf);
2441                         return -EACCES;
2442                 }
2443                 /* Only initialized buffer on stack is allowed to be accessed
2444                  * with variable offset. With uninitialized buffer it's hard to
2445                  * guarantee that whole memory is marked as initialized on
2446                  * helper return since specific bounds are unknown what may
2447                  * cause uninitialized stack leaking.
2448                  */
2449                 if (meta && meta->raw_mode)
2450                         meta = NULL;
2451
2452                 if (reg->smax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF ||
2453                     reg->smax_value <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
2454                         verbose(env, "R%d unbounded indirect variable offset stack access\n",
2455                                 regno);
2456                         return -EACCES;
2457                 }
2458                 min_off = reg->smin_value + reg->off;
2459                 max_off = reg->smax_value + reg->off;
2460                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
2461                                              zero_size_allowed);
2462                 if (err) {
2463                         verbose(env, "R%d min value is outside of stack bound\n",
2464                                 regno);
2465                         return err;
2466                 }
2467                 err = __check_stack_boundary(env, regno, max_off, access_size,
2468                                              zero_size_allowed);
2469                 if (err) {
2470                         verbose(env, "R%d max value is outside of stack bound\n",
2471                                 regno);
2472                         return err;
2473                 }
2474         }
2475
2476         if (meta && meta->raw_mode) {
2477                 meta->access_size = access_size;
2478                 meta->regno = regno;
2479                 return 0;
2480         }
2481
2482         for (i = min_off; i < max_off + access_size; i++) {
2483                 u8 *stype;
2484
2485                 slot = -i - 1;
2486                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2487                 if (state->allocated_stack <= slot)
2488                         goto err;
2489                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
2490                 if (*stype == STACK_MISC)
2491                         goto mark;
2492                 if (*stype == STACK_ZERO) {
2493                         /* helper can write anything into the stack */
2494                         *stype = STACK_MISC;
2495                         goto mark;
2496                 }
2497 err:
2498                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
2499                         verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
2500                                 min_off, i - min_off, access_size);
2501                 } else {
2502                         char tn_buf[48];
2503
2504                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2505                         verbose(env, "invalid indirect read from stack var_off %s+%d size %d\n",
2506                                 tn_buf, i - min_off, access_size);
2507                 }
2508                 return -EACCES;
2509 mark:
2510                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
2511                  * the whole slot to be marked as 'read'
2512                  */
2513                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
2514                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
2515                               REG_LIVE_READ64);
2516         }
2517         return update_stack_depth(env, state, min_off);
2518 }
2519
2520 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2521                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
2522                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
2523 {
2524         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
2525
2526         switch (reg->type) {
2527         case PTR_TO_PACKET:
2528         case PTR_TO_PACKET_META:
2529                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
2530                                            zero_size_allowed);
2531         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2532                 if (check_map_access_type(env, regno, reg->off, access_size,
2533                                           meta && meta->raw_mode ? BPF_WRITE :
2534                                           BPF_READ))
2535                         return -EACCES;
2536                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
2537                                         zero_size_allowed);
2538         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
2539                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
2540                                             zero_size_allowed, meta);
2541         }
2542 }
2543
2544 /* Implementation details:
2545  * bpf_map_lookup returns PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
2546  * Two bpf_map_lookups (even with the same key) will have different reg->id.
2547  * For traditional PTR_TO_MAP_VALUE the verifier clears reg->id after
2548  * value_or_null->value transition, since the verifier only cares about
2549  * the range of access to valid map value pointer and doesn't care about actual
2550  * address of the map element.
2551  * For maps with 'struct bpf_spin_lock' inside map value the verifier keeps
2552  * reg->id > 0 after value_or_null->value transition. By doing so
2553  * two bpf_map_lookups will be considered two different pointers that
2554  * point to different bpf_spin_locks.
2555  * The verifier allows taking only one bpf_spin_lock at a time to avoid
2556  * dead-locks.
2557  * Since only one bpf_spin_lock is allowed the checks are simpler than
2558  * reg_is_refcounted() logic. The verifier needs to remember only
2559  * one spin_lock instead of array of acquired_refs.
2560  * cur_state->active_spin_lock remembers which map value element got locked
2561  * and clears it after bpf_spin_unlock.
2562  */
2563 static int process_spin_lock(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2564                              bool is_lock)
2565 {
2566         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
2567         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
2568         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
2569         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
2570         u64 val = reg->var_off.value;
2571
2572         if (reg->type != PTR_TO_MAP_VALUE) {
2573                 verbose(env, "R%d is not a pointer to map_value\n", regno);
2574                 return -EINVAL;
2575         }
2576         if (!is_const) {
2577                 verbose(env,
2578                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_spin_lock has to be at the constant offset\n",
2579                         regno);
2580                 return -EINVAL;
2581         }
2582         if (!map->btf) {
2583                 verbose(env,
2584                         "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_spin_lock\n",
2585                         map->name);
2586                 return -EINVAL;
2587         }
2588         if (!map_value_has_spin_lock(map)) {
2589                 if (map->spin_lock_off == -E2BIG)
2590                         verbose(env,
2591                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_spin_lock'\n",
2592                                 map->name);
2593                 else if (map->spin_lock_off == -ENOENT)
2594                         verbose(env,
2595                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_spin_lock'\n",
2596                                 map->name);
2597                 else
2598                         verbose(env,
2599                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_spin_lock is mangled\n",
2600                                 map->name);
2601                 return -EINVAL;
2602         }
2603         if (map->spin_lock_off != val + reg->off) {
2604                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_spin_lock'\n",
2605                         val + reg->off);
2606                 return -EINVAL;
2607         }
2608         if (is_lock) {
2609                 if (cur->active_spin_lock) {
2610                         verbose(env,
2611                                 "Locking two bpf_spin_locks are not allowed\n");
2612                         return -EINVAL;
2613                 }
2614                 cur->active_spin_lock = reg->id;
2615         } else {
2616                 if (!cur->active_spin_lock) {
2617                         verbose(env, "bpf_spin_unlock without taking a lock\n");
2618                         return -EINVAL;
2619                 }
2620                 if (cur->active_spin_lock != reg->id) {
2621                         verbose(env, "bpf_spin_unlock of different lock\n");
2622                         return -EINVAL;
2623                 }
2624                 cur->active_spin_lock = 0;
2625         }
2626         return 0;
2627 }
2628
2629 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
2630 {
2631         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
2632                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
2633                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
2634 }
2635
2636 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
2637 {
2638         return type == ARG_CONST_SIZE ||
2639                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
2640 }
2641
2642 static bool arg_type_is_int_ptr(enum bpf_arg_type type)
2643 {
2644         return type == ARG_PTR_TO_INT ||
2645                type == ARG_PTR_TO_LONG;
2646 }
2647
2648 static int int_ptr_type_to_size(enum bpf_arg_type type)
2649 {
2650         if (type == ARG_PTR_TO_INT)
2651                 return sizeof(u32);
2652         else if (type == ARG_PTR_TO_LONG)
2653                 return sizeof(u64);
2654
2655         return -EINVAL;
2656 }
2657
2658 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2659                           enum bpf_arg_type arg_type,
2660                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
2661 {
2662         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
2663         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
2664         int err = 0;
2665
2666         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
2667                 return 0;
2668
2669         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
2670         if (err)
2671                 return err;
2672
2673         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
2674                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
2675                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
2676                                 regno);
2677                         return -EACCES;
2678                 }
2679                 return 0;
2680         }
2681
2682         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
2683             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
2684                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
2685                 return -EACCES;
2686         }
2687
2688         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
2689             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
2690             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE ||
2691             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
2692                 expected_type = PTR_TO_STACK;
2693                 if (register_is_null(reg) &&
2694                     arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
2695                         /* final test in check_stack_boundary() */;
2696                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
2697                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
2698                          type != expected_type)
2699                         goto err_type;
2700         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
2701                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
2702                 expected_type = SCALAR_VALUE;
2703                 if (type != expected_type)
2704                         goto err_type;
2705         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
2706                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
2707                 if (type != expected_type)
2708                         goto err_type;
2709         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
2710                 expected_type = PTR_TO_CTX;
2711                 if (type != expected_type)
2712                         goto err_type;
2713                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
2714                 if (err < 0)
2715                         return err;
2716         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON) {
2717                 expected_type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
2718                 /* Any sk pointer can be ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON */
2719                 if (!type_is_sk_pointer(type))
2720                         goto err_type;
2721                 if (reg->ref_obj_id) {
2722                         if (meta->ref_obj_id) {
2723                                 verbose(env, "verifier internal error: more than one arg with ref_obj_id R%d %u %u\n",
2724                                         regno, reg->ref_obj_id,
2725                                         meta->ref_obj_id);
2726                                 return -EFAULT;
2727                         }
2728                         meta->ref_obj_id = reg->ref_obj_id;
2729                 }
2730         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCKET) {
2731                 expected_type = PTR_TO_SOCKET;
2732                 if (type != expected_type)
2733                         goto err_type;
2734         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK) {
2735                 if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_lock) {
2736                         if (process_spin_lock(env, regno, true))
2737                                 return -EACCES;
2738                 } else if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_unlock) {
2739                         if (process_spin_lock(env, regno, false))
2740                                 return -EACCES;
2741                 } else {
2742                         verbose(env, "verifier internal error\n");
2743                         return -EFAULT;
2744                 }
2745         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
2746                 expected_type = PTR_TO_STACK;
2747                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
2748                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
2749                  * happens during stack boundary checking.
2750                  */
2751                 if (register_is_null(reg) &&
2752                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
2753                         /* final test in check_stack_boundary() */;
2754                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
2755                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
2756                          type != expected_type)
2757                         goto err_type;
2758                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
2759         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
2760                 expected_type = PTR_TO_STACK;
2761                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
2762                     type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
2763                     type != expected_type)
2764                         goto err_type;
2765         } else {
2766                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
2767                 return -EFAULT;
2768         }
2769
2770         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
2771                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
2772                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
2773         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
2774                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
2775                  * check that [key, key + map->key_size) are within
2776                  * stack limits and initialized
2777                  */
2778                 if (!meta->map_ptr) {
2779                         /* in function declaration map_ptr must come before
2780                          * map_key, so that it's verified and known before
2781                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
2782                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
2783                          */
2784                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
2785                         return -EACCES;
2786                 }
2787                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
2788                                               meta->map_ptr->key_size, false,
2789                                               NULL);
2790         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
2791                    (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
2792                     !register_is_null(reg)) ||
2793                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
2794                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
2795                  * check [value, value + map->value_size) validity
2796                  */
2797                 if (!meta->map_ptr) {
2798                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
2799                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
2800                         return -EACCES;
2801                 }
2802                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
2803                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
2804                                               meta->map_ptr->value_size, false,
2805                                               meta);
2806         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
2807                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
2808
2809                 /* remember the mem_size which may be used later
2810                  * to refine return values.
2811                  */
2812                 meta->msize_smax_value = reg->smax_value;
2813                 meta->msize_umax_value = reg->umax_value;
2814
2815                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
2816                  * happens using its boundaries.
2817                  */
2818                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
2819                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
2820                          * mode so that the program is required to
2821                          * initialize all the memory that the helper could
2822                          * just partially fill up.
2823                          */
2824                         meta = NULL;
2825
2826                 if (reg->smin_value < 0) {
2827                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
2828                                 regno);
2829                         return -EACCES;
2830                 }
2831
2832                 if (reg->umin_value == 0) {
2833                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
2834                                                       zero_size_allowed,
2835                                                       meta);
2836                         if (err)
2837                                 return err;
2838                 }
2839
2840                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
2841                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
2842                                 regno);
2843                         return -EACCES;
2844                 }
2845                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
2846                                               reg->umax_value,
2847                                               zero_size_allowed, meta);
2848         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
2849                 int size = int_ptr_type_to_size(arg_type);
2850
2851                 err = check_helper_mem_access(env, regno, size, false, meta);
2852                 if (err)
2853                         return err;
2854                 err = check_ptr_alignment(env, reg, 0, size, true);
2855         }
2856
2857         return err;
2858 err_type:
2859         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
2860                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
2861         return -EACCES;
2862 }
2863
2864 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
2865                                         struct bpf_map *map, int func_id)
2866 {
2867         if (!map)
2868                 return 0;
2869
2870         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
2871         switch (map->map_type) {
2872         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
2873                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
2874                         goto error;
2875                 break;
2876         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
2877                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
2878                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
2879                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
2880                         goto error;
2881                 break;
2882         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
2883                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
2884                         goto error;
2885                 break;
2886         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
2887                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
2888                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
2889                         goto error;
2890                 break;
2891         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
2892         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
2893                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
2894                         goto error;
2895                 break;
2896         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
2897          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
2898          * for now.
2899          */
2900         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
2901                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
2902                         goto error;
2903                 break;
2904         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
2905          * appear.
2906          */
2907         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
2908         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
2909                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
2910                         goto error;
2911                 break;
2912         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
2913         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
2914                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
2915                         goto error;
2916                 break;
2917         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
2918                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
2919                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
2920                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
2921                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map)
2922                         goto error;
2923                 break;
2924         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
2925                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
2926                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
2927                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
2928                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash)
2929                         goto error;
2930                 break;
2931         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
2932                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
2933                         goto error;
2934                 break;
2935         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
2936         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
2937                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
2938                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
2939                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
2940                         goto error;
2941                 break;
2942         case BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE:
2943                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_storage_get &&
2944                     func_id != BPF_FUNC_sk_storage_delete)
2945                         goto error;
2946                 break;
2947         default:
2948                 break;
2949         }
2950
2951         /* ... and second from the function itself. */
2952         switch (func_id) {
2953         case BPF_FUNC_tail_call:
2954                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
2955                         goto error;
2956                 if (env->subprog_cnt > 1) {
2957                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in programs with bpf-to-bpf calls\n");
2958                         return -EINVAL;
2959                 }
2960                 break;
2961         case BPF_FUNC_perf_event_read:
2962         case BPF_FUNC_perf_event_output:
2963         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
2964                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
2965                         goto error;
2966                 break;
2967         case BPF_FUNC_get_stackid:
2968                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
2969                         goto error;
2970                 break;
2971         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
2972         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
2973                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
2974                         goto error;
2975                 break;
2976         case BPF_FUNC_redirect_map:
2977                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
2978                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
2979                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
2980                         goto error;
2981                 break;
2982         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
2983         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
2984         case BPF_FUNC_sock_map_update:
2985                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
2986                         goto error;
2987                 break;
2988         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
2989         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
2990         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
2991                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
2992                         goto error;
2993                 break;
2994         case BPF_FUNC_get_local_storage:
2995                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
2996                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
2997                         goto error;
2998                 break;
2999         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
3000                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY)
3001                         goto error;
3002                 break;
3003         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
3004         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
3005         case BPF_FUNC_map_push_elem:
3006                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
3007                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
3008                         goto error;
3009                 break;
3010         case BPF_FUNC_sk_storage_get:
3011         case BPF_FUNC_sk_storage_delete:
3012                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE)
3013                         goto error;
3014                 break;
3015         default:
3016                 break;
3017         }
3018
3019         return 0;
3020 error:
3021         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
3022                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
3023         return -EINVAL;
3024 }
3025
3026 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3027 {
3028         int count = 0;
3029
3030         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3031                 count++;
3032         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3033                 count++;
3034         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3035                 count++;
3036         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3037                 count++;
3038         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3039                 count++;
3040
3041         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
3042          * which is sufficient for the helper functions we have
3043          * right now.
3044          */
3045         return count <= 1;
3046 }
3047
3048 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
3049                                     enum bpf_arg_type arg_next)
3050 {
3051         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3052                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
3053                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3054                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
3055 }
3056
3057 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3058 {
3059         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
3060          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
3061          * to be paired, so make sure there's no buggy
3062          * helper function specification.
3063          */
3064         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
3065             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
3066             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
3067             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
3068             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
3069             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
3070                 return false;
3071
3072         return true;
3073 }
3074
3075 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3076 {
3077         int count = 0;
3078
3079         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg1_type))
3080                 count++;
3081         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg2_type))
3082                 count++;
3083         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg3_type))
3084                 count++;
3085         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg4_type))
3086                 count++;
3087         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg5_type))
3088                 count++;
3089
3090         /* A reference acquiring function cannot acquire
3091          * another refcounted ptr.
3092          */
3093         if (is_acquire_function(func_id) && count)
3094                 return false;
3095
3096         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
3097          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
3098          */
3099         return count <= 1;
3100 }
3101
3102 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3103 {
3104         return check_raw_mode_ok(fn) &&
3105                check_arg_pair_ok(fn) &&
3106                check_refcount_ok(fn, func_id) ? 0 : -EINVAL;
3107 }
3108
3109 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
3110  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
3111  */
3112 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
3113                                      struct bpf_func_state *state)
3114 {
3115         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3116         int i;
3117
3118         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3119                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
3120                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3121
3122         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3123                 if (!reg)
3124                         continue;
3125                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
3126                         __mark_reg_unknown(reg);
3127         }
3128 }
3129
3130 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
3131 {
3132         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3133         int i;
3134
3135         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3136                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
3137 }
3138
3139 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
3140                                    struct bpf_func_state *state,
3141                                    int ref_obj_id)
3142 {
3143         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3144         int i;
3145
3146         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3147                 if (regs[i].ref_obj_id == ref_obj_id)
3148                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3149
3150         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3151                 if (!reg)
3152                         continue;
3153                 if (reg->ref_obj_id == ref_obj_id)
3154                         __mark_reg_unknown(reg);
3155         }
3156 }
3157
3158 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
3159  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
3160  */
3161 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
3162                              int ref_obj_id)
3163 {
3164         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3165         int err;
3166         int i;
3167
3168         err = release_reference_state(cur_func(env), ref_obj_id);
3169         if (err)
3170                 return err;
3171
3172         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3173                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], ref_obj_id);
3174
3175         return 0;
3176 }
3177
3178 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
3179                            int *insn_idx)
3180 {
3181         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
3182         struct bpf_func_state *caller, *callee;
3183         int i, err, subprog, target_insn;
3184
3185         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
3186                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
3187                         state->curframe + 2);
3188                 return -E2BIG;
3189         }
3190
3191         target_insn = *insn_idx + insn->imm;
3192         subprog = find_subprog(env, target_insn + 1);
3193         if (subprog < 0) {
3194                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3195                         target_insn + 1);
3196                 return -EFAULT;
3197         }
3198
3199         caller = state->frame[state->curframe];
3200         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
3201                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
3202                         state->curframe + 1);
3203                 return -EFAULT;
3204         }
3205
3206         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
3207         if (!callee)
3208                 return -ENOMEM;
3209         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
3210
3211         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
3212          * into its own stack before reading from it.
3213          * callee can read/write into caller's stack
3214          */
3215         init_func_state(env, callee,
3216                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
3217                         *insn_idx /* callsite */,
3218                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
3219                         subprog /* subprog number within this prog */);
3220
3221         /* Transfer references to the callee */
3222         err = transfer_reference_state(callee, caller);
3223         if (err)
3224                 return err;
3225
3226         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
3227          * pointers, which connects us up to the liveness chain
3228          */
3229         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
3230                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
3231
3232         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
3233         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3234                 mark_reg_not_init(env, caller->regs, caller_saved[i]);
3235                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3236         }
3237
3238         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
3239         state->curframe++;
3240
3241         /* and go analyze first insn of the callee */
3242         *insn_idx = target_insn;
3243
3244         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
3245                 verbose(env, "caller:\n");
3246                 print_verifier_state(env, caller);
3247                 verbose(env, "callee:\n");
3248                 print_verifier_state(env, callee);
3249         }
3250         return 0;
3251 }
3252
3253 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
3254 {
3255         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
3256         struct bpf_func_state *caller, *callee;
3257         struct bpf_reg_state *r0;
3258         int err;
3259
3260         callee = state->frame[state->curframe];
3261         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
3262         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
3263                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
3264                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
3265                  * since these pointers are valid. Only current stack
3266                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
3267                  * but let's be conservative
3268                  */
3269                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
3270                 return -EINVAL;
3271         }
3272
3273         state->curframe--;
3274         caller = state->frame[state->curframe];
3275         /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
3276         caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
3277
3278         /* Transfer references to the caller */
3279         err = transfer_reference_state(caller, callee);
3280         if (err)
3281                 return err;
3282
3283         *insn_idx = callee->callsite + 1;
3284         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
3285                 verbose(env, "returning from callee:\n");
3286                 print_verifier_state(env, callee);
3287                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
3288                 print_verifier_state(env, caller);
3289         }
3290         /* clear everything in the callee */
3291         free_func_state(callee);
3292         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
3293         return 0;
3294 }
3295
3296 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
3297                                    int func_id,
3298                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
3299 {
3300         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
3301
3302         if (ret_type != RET_INTEGER ||
3303             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
3304              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str))
3305                 return;
3306
3307         ret_reg->smax_value = meta->msize_smax_value;
3308         ret_reg->umax_value = meta->msize_umax_value;
3309         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
3310         __reg_bound_offset(ret_reg);
3311 }
3312
3313 static int
3314 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
3315                 int func_id, int insn_idx)
3316 {
3317         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
3318         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
3319
3320         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
3321             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
3322             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
3323             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3324             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
3325             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
3326             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem)
3327                 return 0;
3328
3329         if (map == NULL) {
3330                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
3331                 return -EINVAL;
3332         }
3333
3334         /* In case of read-only, some additional restrictions
3335          * need to be applied in order to prevent altering the
3336          * state of the map from program side.
3337          */
3338         if ((map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) &&
3339             (func_id == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
3340              func_id == BPF_FUNC_map_update_elem ||
3341              func_id == BPF_FUNC_map_push_elem ||
3342              func_id == BPF_FUNC_map_pop_elem)) {
3343                 verbose(env, "write into map forbidden\n");
3344                 return -EACCES;
3345         }
3346
3347         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_state))
3348                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
3349                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
3350         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_state) != meta->map_ptr)
3351                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
3352                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
3353         return 0;
3354 }
3355
3356 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
3357 {
3358         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
3359         int i;
3360
3361         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
3362                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
3363                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
3364         }
3365         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
3366 }
3367
3368 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
3369 {
3370         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
3371         struct bpf_reg_state *regs;
3372         struct bpf_call_arg_meta meta;
3373         bool changes_data;
3374         int i, err;
3375
3376         /* find function prototype */
3377         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
3378                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
3379                         func_id);
3380                 return -EINVAL;
3381         }
3382
3383         if (env->ops->get_func_proto)
3384                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
3385         if (!fn) {
3386                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
3387                         func_id);
3388                 return -EINVAL;
3389         }
3390
3391         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
3392         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
3393                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
3394                 return -EINVAL;
3395         }
3396
3397         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
3398         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
3399         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
3400                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
3401                         func_id_name(func_id), func_id);
3402                 return -EINVAL;
3403         }
3404
3405         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
3406         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
3407
3408         err = check_func_proto(fn, func_id);
3409         if (err) {
3410                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
3411                         func_id_name(func_id), func_id);
3412                 return err;
3413         }
3414
3415         meta.func_id = func_id;
3416         /* check args */
3417         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
3418         if (err)
3419                 return err;
3420         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
3421         if (err)
3422                 return err;
3423         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
3424         if (err)
3425                 return err;
3426         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
3427         if (err)
3428                 return err;
3429         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
3430         if (err)
3431                 return err;
3432
3433         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
3434         if (err)
3435                 return err;
3436
3437         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
3438          * is inferred from register state.
3439          */
3440         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
3441                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
3442                                        BPF_WRITE, -1, false);
3443                 if (err)
3444                         return err;
3445         }
3446
3447         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
3448                 err = check_reference_leak(env);
3449                 if (err) {
3450                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
3451                         return err;
3452                 }
3453         } else if (is_release_function(func_id)) {
3454                 err = release_reference(env, meta.ref_obj_id);
3455                 if (err) {
3456                         verbose(env, "func %s#%d reference has not been acquired before\n",
3457                                 func_id_name(func_id), func_id);
3458                         return err;
3459                 }
3460         }
3461
3462         regs = cur_regs(env);
3463
3464         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
3465          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
3466          */
3467         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
3468             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
3469                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
3470                 return -EINVAL;
3471         }
3472
3473         /* reset caller saved regs */
3474         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3475                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
3476                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3477         }
3478
3479         /* helper call returns 64-bit value. */
3480         regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
3481
3482         /* update return register (already marked as written above) */
3483         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
3484                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
3485                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
3486         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
3487                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
3488         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
3489                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
3490                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
3491                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
3492                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
3493                  * can check 'value_size' boundary of memory access
3494                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
3495                  */
3496                 if (meta.map_ptr == NULL) {
3497                         verbose(env,
3498                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
3499                         return -EINVAL;
3500                 }
3501                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
3502                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
3503                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
3504                         if (map_value_has_spin_lock(meta.map_ptr))
3505                                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
3506                 } else {
3507                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
3508                         regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
3509                 }
3510         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
3511                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
3512                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
3513                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
3514         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
3515                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
3516                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL;
3517                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
3518         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
3519                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
3520                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
3521                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
3522         } else {
3523                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
3524                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
3525                 return -EINVAL;
3526         }
3527
3528         if (is_ptr_cast_function(func_id)) {
3529                 /* For release_reference() */
3530                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = meta.ref_obj_id;
3531         } else if (is_acquire_function(func_id)) {
3532                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
3533
3534                 if (id < 0)
3535                         return id;
3536                 /* For mark_ptr_or_null_reg() */
3537                 regs[BPF_REG_0].id = id;
3538                 /* For release_reference() */
3539                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = id;
3540         }
3541
3542         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
3543
3544         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
3545         if (err)
3546                 return err;
3547
3548         if (func_id == BPF_FUNC_get_stack && !env->prog->has_callchain_buf) {
3549                 const char *err_str;
3550
3551 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
3552                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
3553                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
3554 #else
3555                 err = -ENOTSUPP;
3556                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
3557 #endif
3558                 if (err) {
3559                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
3560                         return err;
3561                 }
3562
3563                 env->prog->has_callchain_buf = true;
3564         }
3565
3566         if (changes_data)
3567                 clear_all_pkt_pointers(env);
3568         return 0;
3569 }
3570
3571 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
3572 {
3573         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
3574         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
3575
3576         if (b < 0)
3577                 return res > a;
3578         return res < a;
3579 }
3580
3581 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
3582 {
3583         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
3584         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
3585
3586         if (b < 0)
3587                 return res < a;
3588         return res > a;
3589 }
3590
3591 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
3592                                   const struct bpf_reg_state *reg,
3593                                   enum bpf_reg_type type)
3594 {
3595         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
3596         s64 val = reg->var_off.value;
3597         s64 smin = reg->smin_value;
3598
3599         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
3600                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
3601                         reg_type_str[type], val);
3602                 return false;
3603         }
3604
3605         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
3606                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
3607                         reg_type_str[type], reg->off);
3608                 return false;
3609         }
3610
3611         if (smin == S64_MIN) {
3612                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
3613                         reg_type_str[type]);
3614                 return false;
3615         }
3616
3617         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
3618                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
3619                         smin, reg_type_str[type]);
3620                 return false;
3621         }
3622
3623         return true;
3624 }
3625
3626 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
3627 {
3628         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
3629 }
3630
3631 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
3632                               u32 *ptr_limit, u8 opcode, bool off_is_neg)
3633 {
3634         bool mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
3635                             (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
3636         u32 off;
3637
3638         switch (ptr_reg->type) {
3639         case PTR_TO_STACK:
3640                 /* Indirect variable offset stack access is prohibited in
3641                  * unprivileged mode so it's not handled here.
3642                  */
3643                 off = ptr_reg->off + ptr_reg->var_off.value;
3644                 if (mask_to_left)
3645                         *ptr_limit = MAX_BPF_STACK + off;
3646                 else
3647                         *ptr_limit = -off;
3648                 return 0;
3649         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3650                 if (mask_to_left) {
3651                         *ptr_limit = ptr_reg->umax_value + ptr_reg->off;
3652                 } else {
3653                         off = ptr_reg->smin_value + ptr_reg->off;
3654                         *ptr_limit = ptr_reg->map_ptr->value_size - off;
3655                 }
3656                 return 0;
3657         default:
3658                 return -EINVAL;
3659         }
3660 }
3661
3662 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
3663                                     const struct bpf_insn *insn)
3664 {
3665         return env->allow_ptr_leaks || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
3666 }
3667
3668 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
3669                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
3670 {
3671         /* If we arrived here from different branches with different
3672          * state or limits to sanitize, then this won't work.
3673          */
3674         if (aux->alu_state &&
3675             (aux->alu_state != alu_state ||
3676              aux->alu_limit != alu_limit))
3677                 return -EACCES;
3678
3679         /* Corresponding fixup done in fixup_bpf_calls(). */
3680         aux->alu_state = alu_state;
3681         aux->alu_limit = alu_limit;
3682         return 0;
3683 }
3684
3685 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
3686                             struct bpf_insn *insn)
3687 {
3688         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
3689
3690         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
3691                 return 0;
3692
3693         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
3694 }
3695
3696 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
3697                             struct bpf_insn *insn,
3698                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
3699                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
3700                             bool off_is_neg)
3701 {
3702         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3703         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
3704         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
3705         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3706         u32 alu_state, alu_limit;
3707         struct bpf_reg_state tmp;
3708         bool ret;
3709
3710         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
3711                 return 0;
3712
3713         /* We already marked aux for masking from non-speculative
3714          * paths, thus we got here in the first place. We only care
3715          * to explore bad access from here.
3716          */
3717         if (vstate->speculative)
3718                 goto do_sim;
3719
3720         alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
3721         alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
3722                      BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
3723
3724         if (retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, opcode, off_is_neg))
3725                 return 0;
3726         if (update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit))
3727                 return -EACCES;
3728 do_sim:
3729         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
3730          * speculative execution from truncation as a result of
3731          * masking when off was not within expected range. If off
3732          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
3733          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
3734          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
3735          * and truncated reg-based in the other in order to explore
3736          * bad access.
3737          */
3738         if (!ptr_is_dst_reg) {
3739                 tmp = *dst_reg;
3740                 *dst_reg = *ptr_reg;
3741         }
3742         ret = push_stack(env, env->insn_idx + 1, env->insn_idx, true);
3743         if (!ptr_is_dst_reg && ret)
3744                 *dst_reg = tmp;
3745         return !ret ? -EFAULT : 0;
3746 }
3747
3748 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
3749  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
3750  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
3751  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
3752  */
3753 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
3754                                    struct bpf_insn *insn,
3755                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
3756                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
3757 {
3758         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3759         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3760         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
3761         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
3762         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
3763             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
3764         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
3765             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
3766         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
3767         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3768         int ret;
3769
3770         dst_reg = &regs[dst];
3771
3772         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
3773             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
3774                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
3775                  * e.g. dead branches.
3776                  */
3777                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
3778                 return 0;
3779         }
3780
3781         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
3782                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
3783                 verbose(env,
3784                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
3785                         dst);
3786                 return -EACCES;
3787         }
3788
3789         switch (ptr_reg->type) {
3790         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
3791                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
3792                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
3793                 return -EACCES;
3794         case CONST_PTR_TO_MAP:
3795         case PTR_TO_PACKET_END:
3796         case PTR_TO_SOCKET:
3797         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
3798         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
3799         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
3800         case PTR_TO_TCP_SOCK:
3801         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
3802                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
3803                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
3804                 return -EACCES;
3805         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3806                 if (!env->allow_ptr_leaks && !known && (smin_val < 0) != (smax_val < 0)) {
3807                         verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, pointer arithmetic with it prohibited for !root\n",
3808                                 off_reg == dst_reg ? dst : src);
3809                         return -EACCES;
3810                 }
3811                 /* fall-through */
3812         default:
3813                 break;
3814         }
3815
3816         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
3817          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
3818          */
3819         dst_reg->type = ptr_reg->type;
3820         dst_reg->id = ptr_reg->id;
3821
3822         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
3823             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
3824                 return -EINVAL;
3825
3826         switch (opcode) {
3827         case BPF_ADD:
3828                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
3829                 if (ret < 0) {
3830                         verbose(env, "R%d tried to add from different maps or paths\n", dst);
3831                         return ret;
3832                 }
3833                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
3834                  * the s32 'off' field
3835                  */
3836                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
3837                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
3838                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
3839                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
3840                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
3841                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
3842                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
3843                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
3844                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
3845                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3846                         break;
3847                 }
3848                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
3849                  * == 0, since it's a scalar.
3850                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
3851                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
3852                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
3853                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
3854                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
3855                  * from ptr_reg.
3856                  */
3857                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
3858                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
3859                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3860                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3861                 } else {
3862                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
3863                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
3864                 }
3865                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
3866                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
3867                         dst_reg->umin_value = 0;
3868                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3869                 } else {
3870                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
3871                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
3872                 }
3873                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
3874                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
3875                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3876                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
3877                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
3878                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
3879                         dst_reg->raw = 0;
3880                 }
3881                 break;
3882         case BPF_SUB:
3883                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
3884                 if (ret < 0) {
3885                         verbose(env, "R%d tried to sub from different maps or paths\n", dst);
3886                         return ret;
3887                 }
3888                 if (dst_reg == off_reg) {
3889                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
3890                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
3891                                 dst);
3892                         return -EACCES;
3893                 }
3894                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
3895                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
3896                  * be able to deal with it.
3897                  */
3898                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
3899                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
3900                                 dst);
3901                         return -EACCES;
3902                 }
3903                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
3904                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
3905                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
3906                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
3907                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
3908                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
3909                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
3910                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
3911                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
3912                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
3913                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3914                         break;
3915                 }
3916                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
3917                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
3918                  */
3919                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
3920                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
3921                         /* Overflow possible, we know nothing */
3922                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3923                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3924                 } else {
3925                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
3926                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
3927                 }
3928                 if (umin_ptr < umax_val) {
3929                         /* Overflow possible, we know nothing */
3930                         dst_reg->umin_value = 0;
3931                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3932                 } else {
3933                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
3934                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
3935                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
3936                 }
3937                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
3938                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
3939                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3940                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
3941                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
3942                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
3943                         if (smin_val < 0)
3944                                 dst_reg->raw = 0;
3945                 }
3946                 break;
3947         case BPF_AND:
3948         case BPF_OR:
3949         case BPF_XOR:
3950                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
3951                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
3952                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
3953                 return -EACCES;
3954         default:
3955                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
3956                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
3957                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
3958                 return -EACCES;
3959         }
3960
3961         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
3962                 return -EINVAL;
3963
3964         __update_reg_bounds(dst_reg);
3965         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
3966         __reg_bound_offset(dst_reg);
3967
3968         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
3969          * in order to be able to sanitize access later on.
3970          */
3971         if (!env->allow_ptr_leaks) {
3972                 if (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
3973                     check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
3974                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
3975                                 "prohibited for !root\n", dst);
3976                         return -EACCES;
3977                 } else if (dst_reg->type == PTR_TO_STACK &&
3978                            check_stack_access(env, dst_reg, dst_reg->off +
3979                                               dst_reg->var_off.value, 1)) {
3980                         verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
3981                                 "prohibited for !root\n", dst);
3982                         return -EACCES;
3983                 }
3984         }
3985
3986         return 0;
3987 }
3988
3989 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
3990  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
3991  * need extra checks in the 32-bit case.
3992  */
3993 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
3994                                       struct bpf_insn *insn,
3995                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
3996                                       struct bpf_reg_state src_reg)
3997 {
3998         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3999         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4000         bool src_known, dst_known;
4001         s64 smin_val, smax_val;
4002         u64 umin_val, umax_val;
4003         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
4004         u32 dst = insn->dst_reg;
4005         int ret;
4006
4007         if (insn_bitness == 32) {
4008                 /* Relevant for 32-bit RSH: Information can propagate towards
4009                  * LSB, so it isn't sufficient to only truncate the output to
4010                  * 32 bits.
4011                  */
4012                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
4013                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
4014         }
4015
4016         smin_val = src_reg.smin_value;
4017         smax_val = src_reg.smax_value;
4018         umin_val = src_reg.umin_value;
4019         umax_val = src_reg.umax_value;
4020         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
4021         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
4022
4023         if ((src_known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
4024             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
4025                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
4026                  * e.g. dead branches.
4027                  */
4028                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4029                 return 0;
4030         }
4031
4032         if (!src_known &&
4033             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
4034                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4035                 return 0;
4036         }
4037
4038         switch (opcode) {
4039         case BPF_ADD:
4040                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
4041                 if (ret < 0) {
4042                         verbose(env, "R%d tried to add from different pointers or scalars\n", dst);
4043                         return ret;
4044                 }
4045                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
4046                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
4047                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4048                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4049                 } else {
4050                         dst_reg->smin_value += smin_val;
4051                         dst_reg->smax_value += smax_val;
4052                 }
4053                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
4054                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
4055                         dst_reg->umin_value = 0;
4056                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4057                 } else {
4058                         dst_reg->umin_value += umin_val;
4059                         dst_reg->umax_value += umax_val;
4060                 }
4061                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4062                 break;
4063         case BPF_SUB:
4064                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
4065                 if (ret < 0) {
4066                         verbose(env, "R%d tried to sub from different pointers or scalars\n", dst);
4067                         return ret;
4068                 }
4069                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
4070                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
4071                         /* Overflow possible, we know nothing */
4072                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4073                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4074                 } else {
4075                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
4076                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
4077                 }
4078                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
4079                         /* Overflow possible, we know nothing */
4080                         dst_reg->umin_value = 0;
4081                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4082                 } else {
4083                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
4084                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
4085                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
4086                 }
4087                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4088                 break;
4089         case BPF_MUL:
4090                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4091                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
4092                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
4093                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4094                         __update_reg_bounds(dst_reg);
4095                         break;
4096                 }
4097                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
4098                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
4099                  */
4100                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
4101                         /* Potential overflow, we know nothing */
4102                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4103                         /* (except what we can learn from the var_off) */
4104                         __update_reg_bounds(dst_reg);
4105                         break;
4106                 }
4107                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
4108                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
4109                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
4110                         /* Overflow possible, we know nothing */
4111                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4112                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4113                 } else {
4114                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4115                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4116                 }
4117                 break;
4118         case BPF_AND:
4119                 if (src_known && dst_known) {
4120                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
4121                                                   src_reg.var_off.value);
4122                         break;
4123                 }
4124                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
4125                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
4126                  */
4127                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4128                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
4129                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
4130                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4131                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
4132                          * ain't nobody got time for that.
4133                          */
4134                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4135                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4136                 } else {
4137                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
4138                          * cast result into s64.
4139                          */
4140                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4141                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4142                 }
4143                 /* We may learn something more from the var_off */
4144                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4145                 break;
4146         case BPF_OR:
4147                 if (src_known && dst_known) {
4148                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
4149                                                   src_reg.var_off.value);
4150                         break;
4151                 }
4152                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
4153                  * maximum of the operands' minima
4154                  */
4155                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4156                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
4157                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
4158                                       dst_reg->var_off.mask;
4159                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4160                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
4161                          * ain't nobody got time for that.
4162                          */
4163                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4164                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4165                 } else {
4166                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
4167                          * cast result into s64.
4168                          */
4169                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4170                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4171                 }
4172                 /* We may learn something more from the var_off */
4173                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4174                 break;
4175         case BPF_LSH:
4176                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4177                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4178                          * This includes shifts by a negative number.
4179                          */
4180                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4181                         break;
4182                 }
4183                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
4184                  * up from var_off)
4185                  */
4186                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4187                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4188                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
4189                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
4190                         dst_reg->umin_value = 0;
4191                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4192                 } else {
4193                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
4194                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
4195                 }
4196                 dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
4197                 /* We may learn something more from the var_off */
4198                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4199                 break;
4200         case BPF_RSH:
4201                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4202                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4203                          * This includes shifts by a negative number.
4204                          */
4205                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4206                         break;
4207                 }
4208                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
4209                  * be negative, then either:
4210                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
4211                  *    unknown, so we lose our signed bounds
4212                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
4213                  *    signed bounds
4214                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
4215                  *    about the result
4216                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
4217                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
4218                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
4219                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
4220                  * var_off of the result.
4221                  */
4222                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4223                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4224                 dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
4225                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
4226                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
4227                 /* We may learn something more from the var_off */
4228                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4229                 break;
4230         case BPF_ARSH:
4231                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4232                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4233                          * This includes shifts by a negative number.
4234                          */
4235                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4236                         break;
4237                 }
4238
4239                 /* Upon reaching here, src_known is true and
4240                  * umax_val is equal to umin_val.
4241                  */
4242                 dst_reg->smin_value >>= umin_val;
4243                 dst_reg->smax_value >>= umin_val;
4244                 dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val);
4245
4246                 /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
4247                  * dst_reg var_off to refine the result.
4248                  */
4249                 dst_reg->umin_value = 0;
4250                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4251                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4252                 break;
4253         default:
4254                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4255                 break;
4256         }
4257
4258         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
4259                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
4260                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
4261         }
4262
4263         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4264         __reg_bound_offset(dst_reg);
4265         return 0;
4266 }
4267
4268 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
4269  * and var_off.
4270  */
4271 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4272                                    struct bpf_insn *insn)
4273 {
4274         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4275         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4276         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
4277         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
4278         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4279
4280         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
4281         src_reg = NULL;
4282         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
4283                 ptr_reg = dst_reg;
4284         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4285                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
4286                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
4287                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
4288                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
4289                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
4290                                  * pointer subtraction
4291                                  */
4292                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
4293                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4294                                         return 0;
4295                                 }
4296                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
4297                                         insn->dst_reg,
4298                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4299                                 return -EACCES;
4300                         } else {
4301                                 /* scalar += pointer
4302                                  * This is legal, but we have to reverse our
4303                                  * src/dest handling in computing the range
4304                                  */
4305                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
4306                                                                src_reg, dst_reg);
4307                         }
4308                 } else if (ptr_reg) {
4309                         /* pointer += scalar */
4310                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
4311                                                        dst_reg, src_reg);
4312                 }
4313         } else {
4314                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
4315                  * need to be able to read from this state.
4316                  */
4317                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
4318                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
4319                 src_reg = &off_reg;
4320                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
4321                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
4322                                                        ptr_reg, src_reg);
4323         }
4324
4325         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
4326         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
4327                 print_verifier_state(env, state);
4328                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
4329                 return -EINVAL;
4330         }
4331         if (WARN_ON(!src_reg)) {
4332                 print_verifier_state(env, state);
4333                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
4334                 return -EINVAL;
4335         }
4336         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
4337 }
4338
4339 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
4340 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
4341 {
4342         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4343         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4344         int err;
4345
4346         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
4347                 if (opcode == BPF_NEG) {
4348                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
4349                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
4350                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
4351                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
4352                                 return -EINVAL;
4353                         }
4354                 } else {
4355                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
4356                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
4357                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
4358                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
4359                                 return -EINVAL;
4360                         }
4361                 }
4362
4363                 /* check src operand */
4364                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4365                 if (err)
4366                         return err;
4367
4368                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
4369                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
4370                                 insn->dst_reg);
4371                         return -EACCES;
4372                 }
4373
4374                 /* check dest operand */
4375                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
4376                 if (err)
4377                         return err;
4378
4379         } else if (opcode == BPF_MOV) {
4380
4381                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4382                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
4383                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
4384                                 return -EINVAL;
4385                         }
4386
4387                         /* check src operand */
4388                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4389                         if (err)
4390                                 return err;
4391                 } else {
4392                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
4393                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
4394                                 return -EINVAL;
4395                         }
4396                 }
4397
4398                 /* check dest operand, mark as required later */
4399                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
4400                 if (err)
4401                         return err;
4402
4403                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4404                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
4405                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
4406
4407                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
4408                                 /* case: R1 = R2
4409                                  * copy register state to dest reg
4410                                  */
4411                                 *dst_reg = *src_reg;
4412                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
4413                                 dst_reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4414                         } else {
4415                                 /* R1 = (u32) R2 */
4416                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
4417                                         verbose(env,
4418                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
4419                                                 insn->src_reg);
4420                                         return -EACCES;
4421                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
4422                                         *dst_reg = *src_reg;
4423                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
4424                                         dst_reg->subreg_def = env->insn_idx + 1;
4425                                 } else {
4426                                         mark_reg_unknown(env, regs,
4427                                                          insn->dst_reg);
4428                                 }
4429                                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
4430                         }
4431                 } else {
4432                         /* case: R = imm
4433                          * remember the value we stored into this reg
4434                          */
4435                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
4436                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4437                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
4438                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
4439                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
4440                                                  insn->imm);
4441                         } else {
4442                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
4443                                                  (u32)insn->imm);
4444                         }
4445                 }
4446
4447         } else if (opcode > BPF_END) {
4448                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
4449                 return -EINVAL;
4450
4451         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
4452
4453                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4454                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
4455                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
4456                                 return -EINVAL;
4457                         }
4458                         /* check src1 operand */
4459                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4460                         if (err)
4461                                 return err;
4462                 } else {
4463                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
4464                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
4465                                 return -EINVAL;
4466                         }
4467                 }
4468
4469                 /* check src2 operand */
4470                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4471                 if (err)
4472                         return err;
4473
4474                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
4475                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
4476                         verbose(env, "div by zero\n");
4477                         return -EINVAL;
4478                 }
4479
4480                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
4481                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
4482                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
4483
4484                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
4485                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
4486                                 return -EINVAL;
4487                         }
4488                 }
4489
4490                 /* check dest operand */
4491                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
4492                 if (err)
4493                         return err;
4494
4495                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
4496         }
4497
4498         return 0;
4499 }
4500
4501 static void __find_good_pkt_pointers(struct bpf_func_state *state,
4502                                      struct bpf_reg_state *dst_reg,
4503                                      enum bpf_reg_type type, u16 new_range)
4504 {
4505         struct bpf_reg_state *reg;
4506         int i;
4507
4508         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
4509                 reg = &state->regs[i];
4510                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
4511                         /* keep the maximum range already checked */
4512                         reg->range = max(reg->range, new_range);
4513         }
4514
4515         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
4516                 if (!reg)
4517                         continue;
4518                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
4519                         reg->range = max(reg->range, new_range);
4520         }
4521 }
4522
4523 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
4524                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
4525                                    enum bpf_reg_type type,
4526                                    bool range_right_open)
4527 {
4528         u16 new_range;
4529         int i;
4530
4531         if (dst_reg->off < 0 ||
4532             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
4533                 /* This doesn't give us any range */
4534                 return;
4535
4536         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
4537             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
4538                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
4539                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
4540                  */
4541                 return;
4542
4543         new_range = dst_reg->off;
4544         if (range_right_open)
4545                 new_range--;
4546
4547         /* Examples for register markings:
4548          *
4549          * pkt_data in dst register:
4550          *
4551          *   r2 = r3;
4552          *   r2 += 8;
4553          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
4554          *   <access okay>
4555          *
4556          *   r2 = r3;
4557          *   r2 += 8;
4558          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
4559          *   <handle exception>
4560          *
4561          *   Where:
4562          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
4563          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
4564          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
4565          *
4566          * pkt_data in src register:
4567          *
4568          *   r2 = r3;
4569          *   r2 += 8;
4570          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
4571          *   <handle exception>
4572          *
4573          *   r2 = r3;
4574          *   r2 += 8;
4575          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
4576          *   <access okay>
4577          *
4578          *   Where:
4579          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
4580          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
4581          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
4582          *
4583          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
4584          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
4585          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
4586          * the check.
4587          */
4588
4589         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
4590          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
4591          * the range won't allow anything.
4592          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
4593          */
4594         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
4595                 __find_good_pkt_pointers(vstate->frame[i], dst_reg, type,
4596                                          new_range);
4597 }
4598
4599 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
4600  * and return:
4601  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
4602  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
4603  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value range [0,10]
4604  */
4605 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode,
4606                            bool is_jmp32)
4607 {
4608         struct bpf_reg_state reg_lo;
4609         s64 sval;
4610
4611         if (__is_pointer_value(false, reg))
4612                 return -1;
4613
4614         if (is_jmp32) {
4615                 reg_lo = *reg;
4616                 reg = &reg_lo;
4617                 /* For JMP32, only low 32 bits are compared, coerce_reg_to_size
4618                  * could truncate high bits and update umin/umax according to
4619                  * information of low bits.
4620                  */
4621                 coerce_reg_to_size(reg, 4);
4622                 /* smin/smax need special handling. For example, after coerce,
4623                  * if smin_value is 0x00000000ffffffffLL, the value is -1 when
4624                  * used as operand to JMP32. It is a negative number from s32's
4625                  * point of view, while it is a positive number when seen as
4626                  * s64. The smin/smax are kept as s64, therefore, when used with
4627                  * JMP32, they need to be transformed into s32, then sign
4628                  * extended back to s64.
4629                  *
4630                  * Also, smin/smax were copied from umin/umax. If umin/umax has
4631                  * different sign bit, then min/max relationship doesn't
4632                  * maintain after casting into s32, for this case, set smin/smax
4633                  * to safest range.
4634                  */
4635                 if ((reg->umax_value ^ reg->umin_value) &
4636                     (1ULL << 31)) {
4637                         reg->smin_value = S32_MIN;
4638                         reg->smax_value = S32_MAX;
4639                 }
4640                 reg->smin_value = (s64)(s32)reg->smin_value;
4641                 reg->smax_value = (s64)(s32)reg->smax_value;
4642
4643                 val = (u32)val;
4644                 sval = (s64)(s32)val;
4645         } else {
4646                 sval = (s64)val;
4647         }
4648
4649         switch (opcode) {
4650         case BPF_JEQ:
4651                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
4652                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
4653                 break;
4654         case BPF_JNE:
4655                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
4656                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
4657                 break;
4658         case BPF_JSET:
4659                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
4660                         return 1;
4661                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
4662                         return 0;
4663                 break;
4664         case BPF_JGT:
4665                 if (reg->umin_value > val)
4666                         return 1;
4667                 else if (reg->umax_value <= val)
4668                         return 0;
4669                 break;
4670         case BPF_JSGT:
4671                 if (reg->smin_value > sval)
4672                         return 1;
4673                 else if (reg->smax_value < sval)
4674                         return 0;
4675                 break;
4676         case BPF_JLT:
4677                 if (reg->umax_value < val)
4678                         return 1;
4679                 else if (reg->umin_value >= val)
4680                         return 0;
4681                 break;
4682         case BPF_JSLT:
4683                 if (reg->smax_value < sval)
4684                         return 1;
4685                 else if (reg->smin_value >= sval)
4686                         return 0;
4687                 break;
4688         case BPF_JGE:
4689                 if (reg->umin_value >= val)
4690                         return 1;
4691                 else if (reg->umax_value < val)
4692                         return 0;
4693                 break;
4694         case BPF_JSGE:
4695                 if (reg->smin_value >= sval)
4696                         return 1;
4697                 else if (reg->smax_value < sval)
4698                         return 0;
4699                 break;
4700         case BPF_JLE:
4701                 if (reg->umax_value <= val)
4702                         return 1;
4703                 else if (reg->umin_value > val)
4704                         return 0;
4705                 break;
4706         case BPF_JSLE:
4707                 if (reg->smax_value <= sval)
4708                         return 1;
4709                 else if (reg->smin_value > sval)
4710                         return 0;
4711                 break;
4712         }
4713
4714         return -1;
4715 }
4716
4717 /* Generate min value of the high 32-bit from TNUM info. */
4718 static u64 gen_hi_min(struct tnum var)
4719 {
4720         return var.value & ~0xffffffffULL;
4721 }
4722
4723 /* Generate max value of the high 32-bit from TNUM info. */
4724 static u64 gen_hi_max(struct tnum var)
4725 {
4726         return (var.value | var.mask) & ~0xffffffffULL;
4727 }
4728
4729 /* Return true if VAL is compared with a s64 sign extended from s32, and they
4730  * are with the same signedness.
4731  */
4732 static bool cmp_val_with_extended_s64(s64 sval, struct bpf_reg_state *reg)
4733 {
4734         return ((s32)sval >= 0 &&
4735                 reg->smin_value >= 0 && reg->smax_value <= S32_MAX) ||
4736                ((s32)sval < 0 &&
4737                 reg->smax_value <= 0 && reg->smin_value >= S32_MIN);
4738 }
4739
4740 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
4741  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
4742  * simply doing a BPF_K check.
4743  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
4744  */
4745 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
4746                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
4747                             u8 opcode, bool is_jmp32)
4748 {
4749         s64 sval;
4750
4751         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
4752          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
4753          * the same object, but we don't bother with that.
4754          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
4755          * only need to check one of them for pointerness.
4756          */
4757         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
4758                 return;
4759
4760         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
4761         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
4762
4763         switch (opcode) {
4764         case BPF_JEQ:
4765         case BPF_JNE:
4766         {
4767                 struct bpf_reg_state *reg =
4768                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
4769
4770                 /* For BPF_JEQ, if this is false we know nothing Jon Snow, but
4771                  * if it is true we know the value for sure. Likewise for
4772                  * BPF_JNE.
4773                  */
4774                 if (is_jmp32) {
4775                         u64 old_v = reg->var_off.value;
4776                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
4777
4778                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
4779                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
4780                 } else {
4781                         __mark_reg_known(reg, val);
4782                 }
4783                 break;
4784         }
4785         case BPF_JSET:
4786                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
4787                                               tnum_const(~val));
4788                 if (is_power_of_2(val))
4789                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
4790                                                     tnum_const(val));
4791                 break;
4792         case BPF_JGE:
4793         case BPF_JGT:
4794         {
4795                 u64 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val    : val - 1;
4796                 u64 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val + 1 : val;
4797
4798                 if (is_jmp32) {
4799                         false_umax += gen_hi_max(false_reg->var_off);
4800                         true_umin += gen_hi_min(true_reg->var_off);
4801                 }
4802                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
4803                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
4804                 break;
4805         }
4806         case BPF_JSGE:
4807         case BPF_JSGT:
4808         {
4809                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval - 1;
4810                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval + 1 : sval;
4811
4812                 /* If the full s64 was not sign-extended from s32 then don't
4813                  * deduct further info.
4814                  */
4815                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
4816                         break;
4817                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
4818                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
4819                 break;
4820         }
4821         case BPF_JLE:
4822         case BPF_JLT:
4823         {
4824                 u64 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val    : val + 1;
4825                 u64 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val - 1 : val;
4826
4827                 if (is_jmp32) {
4828                         false_umin += gen_hi_min(false_reg->var_off);
4829                         true_umax += gen_hi_max(true_reg->var_off);
4830                 }
4831                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
4832                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
4833                 break;
4834         }
4835         case BPF_JSLE:
4836         case BPF_JSLT:
4837         {
4838                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval + 1;
4839                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval - 1 : sval;
4840
4841                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
4842                         break;
4843                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
4844                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
4845                 break;
4846         }
4847         default:
4848                 break;
4849         }
4850
4851         __reg_deduce_bounds(false_reg);
4852         __reg_deduce_bounds(true_reg);
4853         /* We might have learned some bits from the bounds. */
4854         __reg_bound_offset(false_reg);
4855         __reg_bound_offset(true_reg);
4856         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
4857          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
4858          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
4859          */
4860         __update_reg_bounds(false_reg);
4861         __update_reg_bounds(true_reg);
4862 }
4863
4864 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
4865  * the variable reg.
4866  */
4867 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
4868                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
4869                                 u8 opcode, bool is_jmp32)
4870 {
4871         s64 sval;
4872
4873         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
4874                 return;
4875
4876         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
4877         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
4878
4879         switch (opcode) {
4880         case BPF_JEQ:
4881         case BPF_JNE:
4882         {
4883                 struct bpf_reg_state *reg =
4884                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
4885
4886                 if (is_jmp32) {
4887                         u64 old_v = reg->var_off.value;
4888                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
4889
4890                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
4891                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
4892                 } else {
4893                         __mark_reg_known(reg, val);
4894                 }
4895                 break;
4896         }
4897         case BPF_JSET:
4898                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
4899                                               tnum_const(~val));
4900                 if (is_power_of_2(val))
4901                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
4902                                                     tnum_const(val));
4903                 break;
4904         case BPF_JGE:
4905         case BPF_JGT:
4906         {
4907                 u64 false_umin = opcode == BPF_JGT ? val    : val + 1;
4908                 u64 true_umax = opcode == BPF_JGT ? val - 1 : val;
4909
4910                 if (is_jmp32) {
4911                         false_umin += gen_hi_min(false_reg->var_off);
4912                         true_umax += gen_hi_max(true_reg->var_off);
4913                 }
4914                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
4915                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
4916                 break;
4917         }
4918         case BPF_JSGE:
4919         case BPF_JSGT:
4920         {
4921                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval + 1;
4922                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval - 1 : sval;
4923
4924                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
4925                         break;
4926                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
4927                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
4928                 break;
4929         }
4930         case BPF_JLE:
4931         case BPF_JLT:
4932         {
4933                 u64 false_umax = opcode == BPF_JLT ? val    : val - 1;
4934                 u64 true_umin = opcode == BPF_JLT ? val + 1 : val;
4935
4936                 if (is_jmp32) {
4937                         false_umax += gen_hi_max(false_reg->var_off);
4938                         true_umin += gen_hi_min(true_reg->var_off);
4939                 }
4940                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
4941                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
4942                 break;
4943         }
4944         case BPF_JSLE:
4945         case BPF_JSLT:
4946         {
4947                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval - 1;
4948                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval + 1 : sval;
4949
4950                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
4951                         break;
4952                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
4953                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
4954                 break;
4955         }
4956         default:
4957                 break;
4958         }
4959
4960         __reg_deduce_bounds(false_reg);
4961         __reg_deduce_bounds(true_reg);
4962         /* We might have learned some bits from the bounds. */
4963         __reg_bound_offset(false_reg);
4964         __reg_bound_offset(true_reg);
4965         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
4966          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
4967          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
4968          */
4969         __update_reg_bounds(false_reg);
4970         __update_reg_bounds(true_reg);
4971 }
4972
4973 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
4974 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
4975                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
4976 {
4977         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
4978                                                         dst_reg->umin_value);
4979         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
4980                                                         dst_reg->umax_value);
4981         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
4982                                                         dst_reg->smin_value);
4983         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
4984                                                         dst_reg->smax_value);
4985         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
4986                                                              dst_reg->var_off);
4987         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
4988         __update_reg_bounds(src_reg);
4989         __update_reg_bounds(dst_reg);
4990         /* We might have learned something about the sign bit. */
4991         __reg_deduce_bounds(src_reg);
4992         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4993         /* We might have learned some bits from the bounds. */
4994         __reg_bound_offset(src_reg);
4995         __reg_bound_offset(dst_reg);
4996         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
4997          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
4998          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
4999          */
5000         __update_reg_bounds(src_reg);
5001         __update_reg_bounds(dst_reg);
5002 }
5003
5004 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
5005                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
5006                                 struct bpf_reg_state *false_src,
5007                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
5008                                 u8 opcode)
5009 {
5010         switch (opcode) {
5011         case BPF_JEQ:
5012                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
5013                 break;
5014         case BPF_JNE:
5015                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
5016                 break;
5017         }
5018 }
5019
5020 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
5021                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
5022                                  bool is_null)
5023 {
5024         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id) {
5025                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
5026                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
5027                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
5028                  */
5029                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
5030                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
5031                                  reg->off)) {
5032                         __mark_reg_known_zero(reg);
5033                         reg->off = 0;
5034                 }
5035                 if (is_null) {
5036                         reg->type = SCALAR_VALUE;
5037                 } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
5038                         if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
5039                                 reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
5040                                 reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
5041                         } else {
5042                                 reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5043                         }
5044                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
5045                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
5046                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
5047                         reg->type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
5048                 } else if (reg->type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
5049                         reg->type = PTR_TO_TCP_SOCK;
5050                 }
5051                 if (is_null) {
5052                         /* We don't need id and ref_obj_id from this point
5053                          * onwards anymore, thus we should better reset it,
5054                          * so that state pruning has chances to take effect.
5055                          */
5056                         reg->id = 0;
5057                         reg->ref_obj_id = 0;
5058                 } else if (!reg_may_point_to_spin_lock(reg)) {
5059                         /* For not-NULL ptr, reg->ref_obj_id will be reset
5060                          * in release_reg_references().
5061                          *
5062                          * reg->id is still used by spin_lock ptr. Other
5063                          * than spin_lock ptr type, reg->id can be reset.
5064                          */
5065                         reg->id = 0;
5066                 }
5067         }
5068 }
5069
5070 static void __mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_func_state *state, u32 id,
5071                                     bool is_null)
5072 {
5073         struct bpf_reg_state *reg;
5074         int i;
5075
5076         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5077                 mark_ptr_or_null_reg(state, &state->regs[i], id, is_null);
5078
5079         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5080                 if (!reg)
5081                         continue;
5082                 mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
5083         }
5084 }
5085
5086 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
5087  * be folded together at some point.
5088  */
5089 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
5090                                   bool is_null)
5091 {
5092         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5093         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
5094         u32 ref_obj_id = regs[regno].ref_obj_id;
5095         u32 id = regs[regno].id;
5096         int i;
5097
5098         if (ref_obj_id && ref_obj_id == id && is_null)
5099                 /* regs[regno] is in the " == NULL" branch.
5100                  * No one could have freed the reference state before
5101                  * doing the NULL check.
5102                  */
5103                 WARN_ON_ONCE(release_reference_state(state, id));
5104
5105         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5106                 __mark_ptr_or_null_regs(vstate->frame[i], id, is_null);
5107 }
5108
5109 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
5110                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
5111                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
5112                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
5113                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
5114 {
5115         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
5116                 return false;
5117
5118         /* Pointers are always 64-bit. */
5119         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32)
5120                 return false;
5121
5122         switch (BPF_OP(insn->code)) {
5123         case BPF_JGT:
5124                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5125                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5126                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5127                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5128                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
5129                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
5130                                                dst_reg->type, false);
5131                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5132                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5133                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5134                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5135                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
5136                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
5137                                                src_reg->type, true);
5138                 } else {
5139                         return false;
5140                 }
5141                 break;
5142         case BPF_JLT:
5143                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5144                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5145                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5146                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5147                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
5148                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
5149                                                dst_reg->type, true);
5150                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5151                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5152                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5153                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5154                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
5155                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
5156                                                src_reg->type, false);
5157                 } else {
5158                         return false;
5159                 }
5160                 break;
5161         case BPF_JGE:
5162                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5163                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5164                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5165                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5166                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
5167                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
5168                                                dst_reg->type, true);
5169                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5170                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5171                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5172                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5173                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
5174                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
5175                                                src_reg->type, false);
5176                 } else {
5177                         return false;
5178                 }
5179                 break;
5180         case BPF_JLE:
5181                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5182                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5183                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5184                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5185                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
5186                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
5187                                                dst_reg->type, false);
5188                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5189                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5190                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5191                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5192                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
5193                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
5194                                                src_reg->type, true);
5195                 } else {
5196                         return false;
5197                 }
5198                 break;
5199         default:
5200                 return false;
5201         }
5202
5203         return true;
5204 }
5205
5206 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
5207                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
5208 {
5209         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
5210         struct bpf_verifier_state *other_branch;
5211         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
5212         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs;
5213         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5214         bool is_jmp32;
5215         int err;
5216
5217         /* Only conditional jumps are expected to reach here. */
5218         if (opcode == BPF_JA || opcode > BPF_JSLE) {
5219                 verbose(env, "invalid BPF_JMP/JMP32 opcode %x\n", opcode);
5220                 return -EINVAL;
5221         }
5222
5223         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5224                 if (insn->imm != 0) {
5225                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
5226                         return -EINVAL;
5227                 }
5228
5229                 /* check src1 operand */
5230                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5231                 if (err)
5232                         return err;
5233
5234                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
5235                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
5236                                 insn->src_reg);
5237                         return -EACCES;
5238                 }
5239         } else {
5240                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
5241                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
5242                         return -EINVAL;
5243                 }
5244         }
5245
5246         /* check src2 operand */
5247         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5248         if (err)
5249                 return err;
5250
5251         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
5252         is_jmp32 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32;
5253
5254         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
5255                 int pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm, opcode,
5256                                            is_jmp32);
5257
5258                 if (pred == 1) {
5259                          /* only follow the goto, ignore fall-through */
5260                         *insn_idx += insn->off;
5261                         return 0;
5262                 } else if (pred == 0) {
5263                         /* only follow fall-through branch, since
5264                          * that's where the program will go
5265                          */
5266                         return 0;
5267                 }
5268         }
5269
5270         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
5271                                   false);
5272         if (!other_branch)
5273                 return -EFAULT;
5274         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
5275
5276         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
5277          * our min/max values for our dst register.
5278          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
5279          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
5280          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
5281          * comparable.
5282          */
5283         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5284                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
5285                 struct bpf_reg_state lo_reg0 = *dst_reg;
5286                 struct bpf_reg_state lo_reg1 = *src_reg;
5287                 struct bpf_reg_state *src_lo, *dst_lo;
5288
5289                 dst_lo = &lo_reg0;
5290                 src_lo = &lo_reg1;
5291                 coerce_reg_to_size(dst_lo, 4);
5292                 coerce_reg_to_size(src_lo, 4);
5293
5294                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
5295                     src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5296                         if (tnum_is_const(src_reg->var_off) ||
5297                             (is_jmp32 && tnum_is_const(src_lo->var_off)))
5298                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
5299                                                 dst_reg,
5300                                                 is_jmp32
5301                                                 ? src_lo->var_off.value
5302                                                 : src_reg->var_off.value,
5303                                                 opcode, is_jmp32);
5304                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off) ||
5305                                  (is_jmp32 && tnum_is_const(dst_lo->var_off)))
5306                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
5307                                                     src_reg,
5308                                                     is_jmp32
5309                                                     ? dst_lo->var_off.value
5310                                                     : dst_reg->var_off.value,
5311                                                     opcode, is_jmp32);
5312                         else if (!is_jmp32 &&
5313                                  (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE))
5314                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
5315                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
5316                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
5317                                                     src_reg, dst_reg, opcode);
5318                 }
5319         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5320                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
5321                                         dst_reg, insn->imm, opcode, is_jmp32);
5322         }
5323
5324         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem().
5325          * NOTE: these optimizations below are related with pointer comparison
5326          *       which will never be JMP32.
5327          */
5328         if (!is_jmp32 && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
5329             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
5330             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
5331                 /* Mark all identical registers in each branch as either
5332                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
5333                  */
5334                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
5335                                       opcode == BPF_JNE);
5336                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
5337                                       opcode == BPF_JEQ);
5338         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
5339                                            this_branch, other_branch) &&
5340                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
5341                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
5342                         insn->dst_reg);
5343                 return -EACCES;
5344         }
5345         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
5346                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
5347         return 0;
5348 }
5349
5350 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
5351 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
5352 {
5353         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
5354         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
5355         struct bpf_map *map;
5356         int err;
5357
5358         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
5359                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
5360                 return -EINVAL;
5361         }
5362         if (insn->off != 0) {
5363                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
5364                 return -EINVAL;
5365         }
5366
5367         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
5368         if (err)
5369                 return err;
5370
5371         if (insn->src_reg == 0) {
5372                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
5373
5374                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
5375                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
5376                 return 0;
5377         }
5378
5379         map = env->used_maps[aux->map_index];
5380         mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
5381         regs[insn->dst_reg].map_ptr = map;
5382
5383         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) {
5384                 regs[insn->dst_reg].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5385                 regs[insn->dst_reg].off = aux->map_off;
5386                 if (map_value_has_spin_lock(map))
5387                         regs[insn->dst_reg].id = ++env->id_gen;
5388         } else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
5389                 regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
5390         } else {
5391                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
5392                 return -EINVAL;
5393         }
5394
5395         return 0;
5396 }
5397
5398 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
5399 {
5400         switch (type) {
5401         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
5402         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
5403         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
5404                 return true;
5405         default:
5406                 return false;
5407         }
5408 }
5409
5410 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
5411  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
5412  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
5413  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
5414  *
5415  * Implicit input:
5416  *   ctx == skb == R6 == CTX
5417  *
5418  * Explicit input:
5419  *   SRC == any register
5420  *   IMM == 32-bit immediate
5421  *
5422  * Output:
5423  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
5424  */
5425 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
5426 {
5427         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
5428         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
5429         int i, err;
5430
5431         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
5432                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
5433                 return -EINVAL;
5434         }
5435
5436         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
5437                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
5438                 return -EINVAL;
5439         }
5440
5441         if (env->subprog_cnt > 1) {
5442                 /* when program has LD_ABS insn JITs and interpreter assume
5443                  * that r1 == ctx == skb which is not the case for callees
5444                  * that can have arbitrary arguments. It's problematic
5445                  * for main prog as well since JITs would need to analyze
5446                  * all functions in order to make proper register save/restore
5447                  * decisions in the main prog. Hence disallow LD_ABS with calls
5448                  */
5449                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions cannot be mixed with bpf-to-bpf calls\n");
5450                 return -EINVAL;
5451         }
5452
5453         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
5454             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
5455             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
5456                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
5457                 return -EINVAL;
5458         }
5459
5460         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
5461         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
5462         if (err)
5463                 return err;
5464
5465         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
5466          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
5467          * reference leak.
5468          */
5469         err = check_reference_leak(env);
5470         if (err) {
5471                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
5472                 return err;
5473         }
5474
5475         if (env->cur_state->active_spin_lock) {
5476                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be used inside bpf_spin_lock-ed region\n");
5477                 return -EINVAL;
5478         }
5479
5480         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
5481                 verbose(env,
5482                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
5483                 return -EINVAL;
5484         }
5485
5486         if (mode == BPF_IND) {
5487                 /* check explicit source operand */
5488                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5489                 if (err)
5490                         return err;
5491         }
5492
5493         /* reset caller saved regs to unreadable */
5494         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
5495                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
5496                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
5497         }
5498
5499         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
5500          * the value fetched from the packet.
5501          * Already marked as written above.
5502          */
5503         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
5504         /* ld_abs load up to 32-bit skb data. */
5505         regs[BPF_REG_0].subreg_def = env->insn_idx + 1;
5506         return 0;
5507 }
5508
5509 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
5510 {
5511         struct bpf_reg_state *reg;
5512         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
5513
5514         switch (env->prog->type) {
5515         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
5516         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
5517         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
5518         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
5519         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
5520         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SYSCTL:
5521                 break;
5522         default:
5523                 return 0;
5524         }
5525
5526         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
5527         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
5528                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
5529                         reg_type_str[reg->type]);
5530                 return -EINVAL;
5531         }
5532
5533         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
5534                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
5535                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
5536                         char tn_buf[48];
5537
5538                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
5539                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
5540                 } else {
5541                         verbose(env, "has unknown scalar value");
5542                 }
5543                 verbose(env, " should have been 0 or 1\n");
5544                 return -EINVAL;
5545         }
5546         return 0;
5547 }
5548
5549 /* non-recursive DFS pseudo code
5550  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
5551  * 2      label v as discovered
5552  * 3      let S be a stack
5553  * 4      S.push(v)
5554  * 5      while S is not empty
5555  * 6            t <- S.pop()
5556  * 7            if t is what we're looking for:
5557  * 8                return t
5558  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
5559  * 10               if edge e is already labelled
5560  * 11                   continue with the next edge
5561  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
5562  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
5563  * 14                   label e as tree-edge
5564  * 15                   label w as discovered
5565  * 16                   S.push(w)
5566  * 17                   continue at 5
5567  * 18               else if vertex w is discovered
5568  * 19                   label e as back-edge
5569  * 20               else
5570  * 21                   // vertex w is explored
5571  * 22                   label e as forward- or cross-edge
5572  * 23           label t as explored
5573  * 24           S.pop()
5574  *
5575  * convention:
5576  * 0x10 - discovered
5577  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
5578  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
5579  * 0x20 - explored
5580  */
5581
5582 enum {
5583         DISCOVERED = 0x10,
5584         EXPLORED = 0x20,
5585         FALLTHROUGH = 1,
5586         BRANCH = 2,
5587 };
5588
5589 static u32 state_htab_size(struct bpf_verifier_env *env)
5590 {
5591         return env->prog->len;
5592 }
5593
5594 static struct bpf_verifier_state_list **explored_state(
5595                                         struct bpf_verifier_env *env,
5596                                         int idx)
5597 {
5598         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
5599         struct bpf_func_state *state = cur->frame[cur->curframe];
5600
5601         return &env->explored_states[(idx ^ state->callsite) % state_htab_size(env)];
5602 }
5603
5604 static void init_explored_state(struct bpf_verifier_env *env, int idx)
5605 {
5606         env->insn_aux_data[idx].prune_point = true;
5607 }
5608
5609 /* t, w, e - match pseudo-code above:
5610  * t - index of current instruction
5611  * w - next instruction
5612  * e - edge
5613  */
5614 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
5615 {
5616         int *insn_stack = env->cfg.insn_stack;
5617         int *insn_state = env->cfg.insn_state;
5618
5619         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
5620                 return 0;
5621
5622         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
5623                 return 0;
5624
5625         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
5626                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
5627                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
5628                 return -EINVAL;
5629         }
5630
5631         if (e == BRANCH)
5632                 /* mark branch target for state pruning */
5633                 init_explored_state(env, w);
5634
5635         if (insn_state[w] == 0) {
5636                 /* tree-edge */
5637                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
5638                 insn_state[w] = DISCOVERED;
5639                 if (env->cfg.cur_stack >= env->prog->len)
5640                         return -E2BIG;
5641                 insn_stack[env->cfg.cur_stack++] = w;
5642                 return 1;
5643         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
5644                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
5645                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
5646                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
5647                 return -EINVAL;
5648         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
5649                 /* forward- or cross-edge */
5650                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
5651         } else {
5652                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
5653                 return -EFAULT;
5654         }
5655         return 0;
5656 }
5657
5658 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
5659  * loop == back-edge in directed graph
5660  */
5661 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
5662 {
5663         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
5664         int insn_cnt = env->prog->len;
5665         int *insn_stack, *insn_state;
5666         int ret = 0;
5667         int i, t;
5668
5669         insn_state = env->cfg.insn_state = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
5670         if (!insn_state)
5671                 return -ENOMEM;
5672
5673         insn_stack = env->cfg.insn_stack = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
5674         if (!insn_stack) {
5675                 kvfree(insn_state);
5676                 return -ENOMEM;
5677         }
5678
5679         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
5680         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
5681         env->cfg.cur_stack = 1;
5682
5683 peek_stack:
5684         if (env->cfg.cur_stack == 0)
5685                 goto check_state;
5686         t = insn_stack[env->cfg.cur_stack - 1];
5687
5688         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP ||
5689             BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP32) {
5690                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
5691
5692                 if (opcode == BPF_EXIT) {
5693                         goto mark_explored;
5694                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
5695                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
5696                         if (ret == 1)
5697                                 goto peek_stack;
5698                         else if (ret < 0)
5699                                 goto err_free;
5700                         if (t + 1 < insn_cnt)
5701                                 init_explored_state(env, t + 1);
5702                         if (insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL) {
5703                                 init_explored_state(env, t);
5704                                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH, env);
5705                                 if (ret == 1)
5706                                         goto peek_stack;
5707                                 else if (ret < 0)
5708                                         goto err_free;
5709                         }
5710                 } else if (opcode == BPF_JA) {
5711                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
5712                                 ret = -EINVAL;
5713                                 goto err_free;
5714                         }
5715                         /* unconditional jump with single edge */
5716                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
5717                                         FALLTHROUGH, env);
5718                         if (ret == 1)
5719                                 goto peek_stack;
5720                         else if (ret < 0)
5721                                 goto err_free;
5722                         /* tell verifier to check for equivalent states
5723                          * after every call and jump
5724                          */
5725                         if (t + 1 < insn_cnt)
5726                                 init_explored_state(env, t + 1);
5727                 } else {
5728                         /* conditional jump with two edges */
5729                         init_explored_state(env, t);
5730                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
5731                         if (ret == 1)
5732                                 goto peek_stack;
5733                         else if (ret < 0)
5734                                 goto err_free;
5735
5736                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
5737                         if (ret == 1)
5738                                 goto peek_stack;
5739                         else if (ret < 0)
5740                                 goto err_free;
5741                 }
5742         } else {
5743                 /* all other non-branch instructions with single
5744                  * fall-through edge
5745                  */
5746                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
5747                 if (ret == 1)
5748                         goto peek_stack;
5749                 else if (ret < 0)
5750                         goto err_free;
5751         }
5752
5753 mark_explored:
5754         insn_state[t] = EXPLORED;
5755         if (env->cfg.cur_stack-- <= 0) {
5756                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
5757                 ret = -EFAULT;
5758                 goto err_free;
5759         }
5760         goto peek_stack;
5761
5762 check_state:
5763         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
5764                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
5765                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
5766                         ret = -EINVAL;
5767                         goto err_free;
5768                 }
5769         }
5770         ret = 0; /* cfg looks good */
5771
5772 err_free:
5773         kvfree(insn_state);
5774         kvfree(insn_stack);
5775         env->cfg.insn_state = env->cfg.insn_stack = NULL;
5776         return ret;
5777 }
5778
5779 /* The minimum supported BTF func info size */
5780 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
5781 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
5782
5783 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
5784                           const union bpf_attr *attr,
5785                           union bpf_attr __user *uattr)
5786 {
5787         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size;
5788         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
5789         struct bpf_func_info *krecord;
5790         const struct btf_type *type;
5791         struct bpf_prog *prog;
5792         const struct btf *btf;
5793         void __user *urecord;
5794         u32 prev_offset = 0;
5795         int ret = 0;
5796
5797         nfuncs = attr->func_info_cnt;
5798         if (!nfuncs)
5799                 return 0;
5800
5801         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
5802                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
5803                 return -EINVAL;
5804         }
5805
5806         urec_size = attr->func_info_rec_size;
5807         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
5808             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
5809             urec_size % sizeof(u32)) {
5810                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
5811                 return -EINVAL;
5812         }
5813
5814         prog = env->prog;
5815         btf = prog->aux->btf;
5816
5817         urecord = u64_to_user_ptr(attr->func_info);
5818         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
5819
5820         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
5821         if (!krecord)
5822                 return -ENOMEM;
5823
5824         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
5825                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
5826                 if (ret) {
5827                         if (ret == -E2BIG) {
5828                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
5829                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
5830                                  * out the rest of the record.
5831                                  */
5832                                 if (put_user(min_size, &uattr->func_info_rec_size))
5833                                         ret = -EFAULT;
5834                         }
5835                         goto err_free;
5836                 }
5837
5838                 if (copy_from_user(&krecord[i], urecord, min_size)) {
5839                         ret = -EFAULT;
5840                         goto err_free;
5841                 }
5842
5843                 /* check insn_off */
5844                 if (i == 0) {
5845                         if (krecord[i].insn_off) {
5846                                 verbose(env,
5847                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
5848                                         krecord[i].insn_off);
5849                                 ret = -EINVAL;
5850                                 goto err_free;
5851                         }
5852                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
5853                         verbose(env,
5854                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
5855                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
5856                         ret = -EINVAL;
5857                         goto err_free;
5858                 }
5859
5860                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
5861                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
5862                         ret = -EINVAL;
5863                         goto err_free;
5864                 }
5865
5866                 /* check type_id */
5867                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
5868                 if (!type || BTF_INFO_KIND(type->info) != BTF_KIND_FUNC) {
5869                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
5870                                 krecord[i].type_id);
5871                         ret = -EINVAL;
5872                         goto err_free;
5873                 }
5874
5875                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
5876                 urecord += urec_size;
5877         }
5878
5879         prog->aux->func_info = krecord;
5880         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
5881         return 0;
5882
5883 err_free:
5884         kvfree(krecord);
5885         return ret;
5886 }
5887
5888 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
5889 {
5890         int i;
5891
5892         if (!env->prog->aux->func_info)
5893                 return;
5894
5895         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
5896                 env->prog->aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
5897 }
5898
5899 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
5900                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
5901 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
5902
5903 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
5904                           const union bpf_attr *attr,
5905                           union bpf_attr __user *uattr)
5906 {
5907         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
5908         struct bpf_subprog_info *sub;
5909         struct bpf_line_info *linfo;
5910         struct bpf_prog *prog;
5911         const struct btf *btf;
5912         void __user *ulinfo;
5913         int err;
5914
5915         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
5916         if (!nr_linfo)
5917                 return 0;
5918
5919         rec_size = attr->line_info_rec_size;
5920         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
5921             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
5922             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
5923                 return -EINVAL;
5924
5925         /* Need to zero it in case the userspace may
5926          * pass in a smaller bpf_line_info object.
5927          */
5928         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
5929                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
5930         if (!linfo)
5931                 return -ENOMEM;
5932
5933         prog = env->prog;
5934         btf = prog->aux->btf;
5935
5936         s = 0;
5937         sub = env->subprog_info;
5938         ulinfo = u64_to_user_ptr(attr->line_info);
5939         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
5940         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
5941         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
5942                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
5943                 if (err) {
5944                         if (err == -E2BIG) {
5945                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
5946                                 if (put_user(expected_size,
5947                                              &uattr->line_info_rec_size))
5948                                         err = -EFAULT;
5949                         }
5950                         goto err_free;
5951                 }
5952
5953                 if (copy_from_user(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
5954                         err = -EFAULT;
5955                         goto err_free;
5956                 }
5957
5958                 /*
5959                  * Check insn_off to ensure
5960                  * 1) strictly increasing AND
5961                  * 2) bounded by prog->len
5962                  *
5963                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
5964                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
5965                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
5966                  * first sub also and the first sub must have
5967                  * subprog_info[0].start == 0.
5968                  */
5969                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
5970                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
5971                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
5972                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
5973                                 prog->len);
5974                         err = -EINVAL;
5975                         goto err_free;
5976                 }
5977
5978                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
5979                         verbose(env,
5980                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
5981                                 i);
5982                         err = -EINVAL;
5983                         goto err_free;
5984                 }
5985
5986                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
5987                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
5988                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
5989                         err = -EINVAL;
5990                         goto err_free;
5991                 }
5992
5993                 if (s != env->subprog_cnt) {
5994                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
5995                                 sub[s].linfo_idx = i;
5996                                 s++;
5997                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
5998                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
5999                                 err = -EINVAL;
6000                                 goto err_free;
6001                         }
6002                 }
6003
6004                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
6005                 ulinfo += rec_size;
6006         }
6007
6008         if (s != env->subprog_cnt) {
6009                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
6010                         env->subprog_cnt - s, s);
6011                 err = -EINVAL;
6012                 goto err_free;
6013         }
6014
6015         prog->aux->linfo = linfo;
6016         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
6017
6018         return 0;
6019
6020 err_free:
6021         kvfree(linfo);
6022         return err;
6023 }
6024
6025 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
6026                           const union bpf_attr *attr,
6027                           union bpf_attr __user *uattr)
6028 {
6029         struct btf *btf;
6030         int err;
6031
6032         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt)
6033                 return 0;
6034
6035         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
6036         if (IS_ERR(btf))
6037                 return PTR_ERR(btf);
6038         env->prog->aux->btf = btf;
6039
6040         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
6041         if (err)
6042                 return err;
6043
6044         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
6045         if (err)
6046                 return err;
6047
6048         return 0;
6049 }
6050
6051 /* check %cur's range satisfies %old's */
6052 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
6053                          struct bpf_reg_state *cur)
6054 {
6055         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
6056                old->umax_value >= cur->umax_value &&
6057                old->smin_value <= cur->smin_value &&
6058                old->smax_value >= cur->smax_value;
6059 }
6060
6061 /* Maximum number of register states that can exist at once */
6062 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
6063 struct idpair {
6064         u32 old;
6065         u32 cur;
6066 };
6067
6068 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
6069  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
6070  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
6071  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
6072  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
6073  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
6074  * that.
6075  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
6076  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
6077  */
6078 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
6079 {
6080         unsigned int i;
6081
6082         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
6083                 if (!idmap[i].old) {
6084                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
6085                         idmap[i].old = old_id;
6086                         idmap[i].cur = cur_id;
6087                         return true;
6088                 }
6089                 if (idmap[i].old == old_id)
6090                         return idmap[i].cur == cur_id;
6091         }
6092         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
6093         WARN_ON_ONCE(1);
6094         return false;
6095 }
6096
6097 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
6098                              struct bpf_func_state *st)
6099 {
6100         enum bpf_reg_liveness live;
6101         int i, j;
6102
6103         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
6104                 live = st->regs[i].live;
6105                 /* liveness must not touch this register anymore */
6106                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
6107                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
6108                         /* since the register is unused, clear its state
6109                          * to make further comparison simpler
6110                          */
6111                         __mark_reg_not_init(&st->regs[i]);
6112         }
6113
6114         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
6115                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
6116                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
6117                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
6118                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
6119                         __mark_reg_not_init(&st->stack[i].spilled_ptr);
6120                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
6121                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
6122                 }
6123         }
6124 }
6125
6126 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
6127                                  struct bpf_verifier_state *st)
6128 {
6129         int i;
6130
6131         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
6132                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
6133                 return;
6134
6135         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
6136                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
6137 }
6138
6139 /* the parentage chains form a tree.
6140  * the verifier states are added to state lists at given insn and
6141  * pushed into state stack for future exploration.
6142  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
6143  * stored in the state lists have their final liveness state already,
6144  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
6145  * the verifier explores other branches.
6146  * Example:
6147  * 1: r0 = 1
6148  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
6149  * 3: r0 = 2
6150  * 4: exit
6151  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
6152  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
6153  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
6154  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
6155  *
6156  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
6157  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
6158  * time means that all states below this branch were already explored and
6159  * their final liveness markes are already propagated.
6160  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
6161  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
6162  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
6163  * will not be used.
6164  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
6165  * to simplify state merging.
6166  *
6167  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
6168  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
6169  * the callsites
6170  */
6171 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
6172                               struct bpf_verifier_state *cur)
6173 {
6174         struct bpf_verifier_state_list *sl;
6175         int i;
6176
6177         sl = *explored_state(env, insn);
6178         while (sl) {
6179                 if (sl->state.insn_idx != insn ||
6180                     sl->state.curframe != cur->curframe)
6181                         goto next;
6182                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
6183                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
6184                                 goto next;
6185                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
6186 next:
6187                 sl = sl->next;
6188         }
6189 }
6190
6191 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
6192 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
6193                     struct idpair *idmap)
6194 {
6195         bool equal;
6196
6197         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
6198                 /* explored state didn't use this */
6199                 return true;
6200
6201         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
6202
6203         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
6204                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
6205                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
6206                  */
6207                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
6208
6209         if (equal)
6210                 return true;
6211
6212         if (rold->type == NOT_INIT)
6213                 /* explored state can't have used this */
6214                 return true;
6215         if (rcur->type == NOT_INIT)
6216                 return false;
6217         switch (rold->type) {
6218         case SCALAR_VALUE:
6219                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
6220                         /* new val must satisfy old val knowledge */
6221                         return range_within(rold, rcur) &&
6222                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
6223                 } else {
6224                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
6225                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
6226                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
6227                          * while pointers are not. We could make this safe in
6228                          * special cases if root is calling us, but it's
6229                          * probably not worth the hassle.
6230                          */
6231                         return false;
6232                 }
6233         case PTR_TO_MAP_VALUE:
6234                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
6235                  * everything else matches, we are OK.
6236                  * 'id' is not compared, since it's only used for maps with
6237                  * bpf_spin_lock inside map element and in such cases if
6238                  * the rest of the prog is valid for one map element then
6239                  * it's valid for all map elements regardless of the key
6240                  * used in bpf_map_lookup()
6241                  */
6242                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
6243                        range_within(rold, rcur) &&
6244                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
6245         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
6246                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
6247                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
6248                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
6249                  * checked, doing so could have affected others with the same
6250                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
6251                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
6252                  */
6253                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
6254                         return false;
6255                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
6256                         return false;
6257                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
6258                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
6259         case PTR_TO_PACKET_META:
6260         case PTR_TO_PACKET:
6261                 if (rcur->type != rold->type)
6262                         return false;
6263                 /* We must have at least as much range as the old ptr
6264                  * did, so that any accesses which were safe before are
6265                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
6266                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
6267                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
6268                  */
6269                 if (rold->range > rcur->range)
6270                         return false;
6271                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
6272                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
6273                  */
6274                 if (rold->off != rcur->off)
6275                         return false;
6276                 /* id relations must be preserved */
6277                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
6278                         return false;
6279                 /* new val must satisfy old val knowledge */
6280                 return range_within(rold, rcur) &&
6281                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
6282         case PTR_TO_CTX:
6283         case CONST_PTR_TO_MAP:
6284         case PTR_TO_PACKET_END:
6285         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
6286         case PTR_TO_SOCKET:
6287         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
6288         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
6289         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
6290         case PTR_TO_TCP_SOCK:
6291         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
6292                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
6293                  * would have accepted
6294                  */
6295         default:
6296                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
6297                 return false;
6298         }
6299
6300         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
6301         WARN_ON_ONCE(1);
6302         return false;
6303 }
6304
6305 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
6306                       struct bpf_func_state *cur,
6307                       struct idpair *idmap)
6308 {
6309         int i, spi;
6310
6311         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
6312          * slots in the current stack, since explored(safe) state
6313          * didn't use them
6314          */
6315         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
6316                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
6317
6318                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
6319                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
6320                         /* explored state didn't use this */
6321                         continue;
6322                 }
6323
6324                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
6325                         continue;
6326
6327                 /* explored stack has more populated slots than current stack
6328                  * and these slots were used
6329                  */
6330                 if (i >= cur->allocated_stack)
6331                         return false;
6332
6333                 /* if old state was safe with misc data in the stack
6334                  * it will be safe with zero-initialized stack.
6335                  * The opposite is not true
6336                  */
6337                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
6338                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
6339                         continue;
6340                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
6341                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
6342                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
6343                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
6344                          * this verifier states are not equivalent,
6345                          * return false to continue verification of this path
6346                          */
6347                         return false;
6348                 if (i % BPF_REG_SIZE)
6349                         continue;
6350                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
6351                         continue;
6352                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
6353                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
6354                              idmap))
6355                         /* when explored and current stack slot are both storing
6356                          * spilled registers, check that stored pointers types
6357                          * are the same as well.
6358                          * Ex: explored safe path could have stored
6359                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
6360                          * but current path has stored:
6361                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
6362                          * such verifier states are not equivalent.
6363                          * return false to continue verification of this path
6364                          */
6365                         return false;
6366         }
6367         return true;
6368 }
6369
6370 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
6371 {
6372         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
6373                 return false;
6374         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
6375                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
6376 }
6377
6378 /* compare two verifier states
6379  *
6380  * all states stored in state_list are known to be valid, since
6381  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
6382  *
6383  * this function is called when verifier exploring different branches of
6384  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
6385  * more strict register state and more strict stack state then this execution
6386  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
6387  * concluded that more strict state leads to valid finish.
6388  *
6389  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
6390  * and explored stack state is more conservative than the current one.
6391  * Example:
6392  *       explored                   current
6393  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
6394  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
6395  *
6396  * In other words if current stack state (one being explored) has more
6397  * valid slots than old one that already passed validation, it means
6398  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
6399  *
6400  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
6401  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
6402  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
6403  */
6404 static bool func_states_equal(struct bpf_func_state *old,
6405                               struct bpf_func_state *cur)
6406 {
6407         struct idpair *idmap;
6408         bool ret = false;
6409         int i;
6410
6411         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
6412         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
6413         if (!idmap)
6414                 return false;
6415
6416         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
6417                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
6418                         goto out_free;
6419         }
6420
6421         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
6422                 goto out_free;
6423
6424         if (!refsafe(old, cur))
6425                 goto out_free;
6426         ret = true;
6427 out_free:
6428         kfree(idmap);
6429         return ret;
6430 }
6431
6432 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
6433                          struct bpf_verifier_state *old,
6434                          struct bpf_verifier_state *cur)
6435 {
6436         int i;
6437
6438         if (old->curframe != cur->curframe)
6439                 return false;
6440
6441         /* Verification state from speculative execution simulation
6442          * must never prune a non-speculative execution one.
6443          */
6444         if (old->speculative && !cur->speculative)
6445                 return false;
6446
6447         if (old->active_spin_lock != cur->active_spin_lock)
6448                 return false;
6449
6450         /* for states to be equal callsites have to be the same
6451          * and all frame states need to be equivalent
6452          */
6453         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
6454                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
6455                         return false;
6456                 if (!func_states_equal(old->frame[i], cur->frame[i]))
6457                         return false;
6458         }
6459         return true;
6460 }
6461
6462 /* Return 0 if no propagation happened. Return negative error code if error
6463  * happened. Otherwise, return the propagated bit.
6464  */
6465 static int propagate_liveness_reg(struct bpf_verifier_env *env,
6466                                   struct bpf_reg_state *reg,
6467                                   struct bpf_reg_state *parent_reg)
6468 {
6469         u8 parent_flag = parent_reg->live & REG_LIVE_READ;
6470         u8 flag = reg->live & REG_LIVE_READ;
6471         int err;
6472
6473         /* When comes here, read flags of PARENT_REG or REG could be any of
6474          * REG_LIVE_READ64, REG_LIVE_READ32, REG_LIVE_NONE. There is no need
6475          * of propagation if PARENT_REG has strongest REG_LIVE_READ64.
6476          */
6477         if (parent_flag == REG_LIVE_READ64 ||
6478             /* Or if there is no read flag from REG. */
6479             !flag ||
6480             /* Or if the read flag from REG is the same as PARENT_REG. */
6481             parent_flag == flag)
6482                 return 0;
6483
6484         err = mark_reg_read(env, reg, parent_reg, flag);
6485         if (err)
6486                 return err;
6487
6488         return flag;
6489 }
6490
6491 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
6492  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
6493  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
6494  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
6495  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
6496  * in mark_reg_read() is for.
6497  */
6498 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
6499                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
6500                               struct bpf_verifier_state *vparent)
6501 {
6502         struct bpf_reg_state *state_reg, *parent_reg;
6503         struct bpf_func_state *state, *parent;
6504         int i, frame, err = 0;
6505
6506         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
6507                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
6508                      vparent->curframe, vstate->curframe);
6509                 return -EFAULT;
6510         }
6511         /* Propagate read liveness of registers... */
6512         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
6513         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
6514                 parent = vparent->frame[frame];
6515                 state = vstate->frame[frame];
6516                 parent_reg = parent->regs;
6517                 state_reg = state->regs;
6518                 /* We don't need to worry about FP liveness, it's read-only */
6519                 for (i = frame < vstate->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
6520                         err = propagate_liveness_reg(env, &state_reg[i],
6521                                                      &parent_reg[i]);
6522                         if (err < 0)
6523                                 return err;
6524                         if (err == REG_LIVE_READ64)
6525                                 mark_insn_zext(env, &parent_reg[i]);
6526                 }
6527
6528                 /* Propagate stack slots. */
6529                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
6530                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
6531                         parent_reg = &parent->stack[i].spilled_ptr;
6532                         state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
6533                         err = propagate_liveness_reg(env, state_reg,
6534                                                      parent_reg);
6535                         if (err < 0)
6536                                 return err;
6537                 }
6538         }
6539         return 0;
6540 }
6541
6542 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
6543 {
6544         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
6545         struct bpf_verifier_state_list *sl, **pprev;
6546         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
6547         int i, j, err, states_cnt = 0;
6548
6549         if (!env->insn_aux_data[insn_idx].prune_point)
6550                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
6551                  * be doing state search here
6552                  */
6553                 return 0;
6554
6555         pprev = explored_state(env, insn_idx);
6556         sl = *pprev;
6557
6558         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
6559
6560         while (sl) {
6561                 states_cnt++;
6562                 if (sl->state.insn_idx != insn_idx)
6563                         goto next;
6564                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
6565                         sl->hit_cnt++;
6566                         /* reached equivalent register/stack state,
6567                          * prune the search.
6568                          * Registers read by the continuation are read by us.
6569                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
6570                          * will prevent corresponding reads in the continuation
6571                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
6572                          * own state will get the read marks recorded, but
6573                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
6574                          * this state and will pop a new one.
6575                          */
6576                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
6577                         if (err)
6578                                 return err;
6579                         return 1;
6580                 }
6581                 sl->miss_cnt++;
6582                 /* heuristic to determine whether this state is beneficial
6583                  * to keep checking from state equivalence point of view.
6584                  * Higher numbers increase max_states_per_insn and verification time,
6585                  * but do not meaningfully decrease insn_processed.
6586                  */
6587                 if (sl->miss_cnt > sl->hit_cnt * 3 + 3) {
6588                         /* the state is unlikely to be useful. Remove it to
6589                          * speed up verification
6590                          */
6591                         *pprev = sl->next;
6592                         if (sl->state.frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE) {
6593                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
6594                                 kfree(sl);
6595                                 env->peak_states--;
6596                         } else {
6597                                 /* cannot free this state, since parentage chain may
6598                                  * walk it later. Add it for free_list instead to
6599                                  * be freed at the end of verification
6600                                  */
6601                                 sl->next = env->free_list;
6602                                 env->free_list = sl;
6603                         }
6604                         sl = *pprev;
6605                         continue;
6606                 }
6607 next:
6608                 pprev = &sl->next;
6609                 sl = *pprev;
6610         }
6611
6612         if (env->max_states_per_insn < states_cnt)
6613                 env->max_states_per_insn = states_cnt;
6614
6615         if (!env->allow_ptr_leaks && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
6616                 return 0;
6617
6618         /* there were no equivalent states, remember current one.
6619          * technically the current state is not proven to be safe yet,
6620          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
6621          * or it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
6622          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
6623          * again on the way to bpf_exit
6624          */
6625         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
6626         if (!new_sl)
6627                 return -ENOMEM;
6628         env->total_states++;
6629         env->peak_states++;
6630
6631         /* add new state to the head of linked list */
6632         new = &new_sl->state;
6633         err = copy_verifier_state(new, cur);
6634         if (err) {
6635                 free_verifier_state(new, false);
6636                 kfree(new_sl);
6637                 return err;
6638         }
6639         new->insn_idx = insn_idx;
6640         new_sl->next = *explored_state(env, insn_idx);
6641         *explored_state(env, insn_idx) = new_sl;
6642         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
6643          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
6644          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
6645          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
6646          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
6647          * from callee with its full parentage chain, anyway.
6648          */
6649         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++)
6650                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
6651                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
6652         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
6653          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
6654          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
6655          * their parent and current state never has children yet.  Only
6656          * explored_states can get read marks.)
6657          */
6658         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
6659                 cur->frame[cur->curframe]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
6660
6661         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
6662         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
6663                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
6664                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
6665
6666                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
6667                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
6668                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
6669                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
6670                 }
6671         }
6672         return 0;
6673 }
6674
6675 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
6676 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
6677 {
6678         switch (type) {
6679         case PTR_TO_CTX:
6680         case PTR_TO_SOCKET:
6681         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
6682         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
6683         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
6684         case PTR_TO_TCP_SOCK:
6685         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
6686                 return false;
6687         default:
6688                 return true;
6689         }
6690 }
6691
6692 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
6693  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
6694  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
6695  *
6696  * R1 = sock_ptr
6697  * goto X;
6698  * ...
6699  * R1 = some_other_valid_ptr;
6700  * goto X;
6701  * ...
6702  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
6703  */
6704 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
6705 {
6706         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
6707                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
6708 }
6709
6710 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
6711 {
6712         struct bpf_verifier_state *state;
6713         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
6714         struct bpf_reg_state *regs;
6715         int insn_cnt = env->prog->len;
6716         bool do_print_state = false;
6717
6718         env->prev_linfo = NULL;
6719
6720         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
6721         if (!state)
6722                 return -ENOMEM;
6723         state->curframe = 0;
6724         state->speculative = false;
6725         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
6726         if (!state->frame[0]) {
6727                 kfree(state);
6728                 return -ENOMEM;
6729         }
6730         env->cur_state = state;
6731         init_func_state(env, state->frame[0],
6732                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
6733                         0 /* frameno */,
6734                         0 /* subprogno, zero == main subprog */);
6735
6736         for (;;) {
6737                 struct bpf_insn *insn;
6738                 u8 class;
6739                 int err;
6740
6741                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
6742                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
6743                                 env->insn_idx, insn_cnt);
6744                         return -EFAULT;
6745                 }
6746
6747                 insn = &insns[env->insn_idx];
6748                 class = BPF_CLASS(insn->code);
6749
6750                 if (++env->insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
6751                         verbose(env,
6752                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
6753                                 env->insn_processed);
6754                         return -E2BIG;
6755                 }
6756
6757                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
6758                 if (err < 0)
6759                         return err;
6760                 if (err == 1) {
6761                         /* found equivalent state, can prune the search */
6762                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
6763                                 if (do_print_state)
6764                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
6765                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
6766                                                 env->cur_state->speculative ?
6767                                                 " (speculative execution)" : "");
6768                                 else
6769                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
6770                         }
6771                         goto process_bpf_exit;
6772                 }
6773
6774                 if (signal_pending(current))
6775                         return -EAGAIN;
6776
6777                 if (need_resched())
6778                         cond_resched();
6779
6780                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2 ||
6781                     (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL && do_print_state)) {
6782                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
6783                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
6784                         else
6785                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
6786                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
6787                                         env->cur_state->speculative ?
6788                                         " (speculative execution)" : "");
6789                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
6790                         do_print_state = false;
6791                 }
6792
6793                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
6794                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
6795                                 .cb_print       = verbose,
6796                                 .private_data   = env,
6797                         };
6798
6799                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
6800                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
6801                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
6802                 }
6803
6804                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
6805                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
6806                                                            env->prev_insn_idx);
6807                         if (err)
6808                                 return err;
6809                 }
6810
6811                 regs = cur_regs(env);
6812                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
6813
6814                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
6815                         err = check_alu_op(env, insn);
6816                         if (err)
6817                                 return err;
6818
6819                 } else if (class == BPF_LDX) {
6820                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
6821
6822                         /* check for reserved fields is already done */
6823
6824                         /* check src operand */
6825                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6826                         if (err)
6827                                 return err;
6828
6829                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
6830                         if (err)
6831                                 return err;
6832
6833                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
6834
6835                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
6836                          * the state of dst_reg will be updated by this func
6837                          */
6838                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
6839                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
6840                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
6841                         if (err)
6842                                 return err;
6843
6844                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
6845
6846                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
6847                                 /* saw a valid insn
6848                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
6849                                  * save type to validate intersecting paths
6850                                  */
6851                                 *prev_src_type = src_reg_type;
6852
6853                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
6854                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
6855                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
6856                                  * with different pointer types:
6857                                  * src_reg == ctx in one branch and
6858                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
6859                                  * Reject it.
6860                                  */
6861                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
6862                                 return -EINVAL;
6863                         }
6864
6865                 } else if (class == BPF_STX) {
6866                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
6867
6868                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
6869                                 err = check_xadd(env, env->insn_idx, insn);
6870                                 if (err)
6871                                         return err;
6872                                 env->insn_idx++;
6873                                 continue;
6874                         }
6875
6876                         /* check src1 operand */
6877                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6878                         if (err)
6879                                 return err;
6880                         /* check src2 operand */
6881                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
6882                         if (err)
6883                                 return err;
6884
6885                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
6886
6887                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
6888                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
6889                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
6890                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
6891                         if (err)
6892                                 return err;
6893
6894                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
6895
6896                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
6897                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
6898                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
6899                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
6900                                 return -EINVAL;
6901                         }
6902
6903                 } else if (class == BPF_ST) {
6904                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
6905                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
6906                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
6907                                 return -EINVAL;
6908                         }
6909                         /* check src operand */
6910                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
6911                         if (err)
6912                                 return err;
6913
6914                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
6915                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
6916                                         insn->dst_reg,
6917                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
6918                                 return -EACCES;
6919                         }
6920
6921                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
6922                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
6923                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
6924                                                BPF_WRITE, -1, false);
6925                         if (err)
6926                                 return err;
6927
6928                 } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
6929                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6930
6931                         if (opcode == BPF_CALL) {
6932                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
6933                                     insn->off != 0 ||
6934                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
6935                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL) ||
6936                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
6937                                     class == BPF_JMP32) {
6938                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
6939                                         return -EINVAL;
6940                                 }
6941
6942                                 if (env->cur_state->active_spin_lock &&
6943                                     (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL ||
6944                                      insn->imm != BPF_FUNC_spin_unlock)) {
6945                                         verbose(env, "function calls are not allowed while holding a lock\n");
6946                                         return -EINVAL;
6947                                 }
6948                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
6949                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
6950                                 else
6951                                         err = check_helper_call(env, insn->imm, env->insn_idx);
6952                                 if (err)
6953                                         return err;
6954
6955                         } else if (opcode == BPF_JA) {
6956                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
6957                                     insn->imm != 0 ||
6958                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
6959                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
6960                                     class == BPF_JMP32) {
6961                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
6962                                         return -EINVAL;
6963                                 }
6964
6965                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
6966                                 continue;
6967
6968                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
6969                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
6970                                     insn->imm != 0 ||
6971                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
6972                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
6973                                     class == BPF_JMP32) {
6974                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
6975                                         return -EINVAL;
6976                                 }
6977
6978                                 if (env->cur_state->active_spin_lock) {
6979                                         verbose(env, "bpf_spin_unlock is missing\n");
6980                                         return -EINVAL;
6981                                 }
6982
6983                                 if (state->curframe) {
6984                                         /* exit from nested function */
6985                                         env->prev_insn_idx = env->insn_idx;
6986                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
6987                                         if (err)
6988                                                 return err;
6989                                         do_print_state = true;
6990                                         continue;
6991                                 }
6992
6993                                 err = check_reference_leak(env);
6994                                 if (err)
6995                                         return err;
6996
6997                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
6998                                  * to return the value from eBPF program.
6999                                  * Make sure that it's readable at this time
7000                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
7001                                  * something into it earlier
7002                                  */
7003                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
7004                                 if (err)
7005                                         return err;
7006
7007                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
7008                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
7009                                         return -EACCES;
7010                                 }
7011
7012                                 err = check_return_code(env);
7013                                 if (err)
7014                                         return err;
7015 process_bpf_exit:
7016                                 err = pop_stack(env, &env->prev_insn_idx,
7017                                                 &env->insn_idx);
7018                                 if (err < 0) {
7019                                         if (err != -ENOENT)
7020                                                 return err;
7021                                         break;
7022                                 } else {
7023                                         do_print_state = true;
7024                                         continue;
7025                                 }
7026                         } else {
7027                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
7028                                 if (err)
7029                                         return err;
7030                         }
7031                 } else if (class == BPF_LD) {
7032                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
7033
7034                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
7035                                 err = check_ld_abs(env, insn);
7036                                 if (err)
7037                                         return err;
7038
7039                         } else if (mode == BPF_IMM) {
7040                                 err = check_ld_imm(env, insn);
7041                                 if (err)
7042                                         return err;
7043
7044                                 env->insn_idx++;
7045                                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
7046                         } else {
7047                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
7048                                 return -EINVAL;
7049                         }
7050                 } else {
7051                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
7052                         return -EINVAL;
7053                 }
7054
7055                 env->insn_idx++;
7056         }
7057
7058         env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
7059         return 0;
7060 }
7061
7062 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
7063 {
7064         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
7065                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
7066                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
7067                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
7068 }
7069
7070 static bool is_tracing_prog_type(enum bpf_prog_type type)
7071 {
7072         switch (type) {
7073         case BPF_PROG_TYPE_KPROBE:
7074         case BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT:
7075         case BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT:
7076         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
7077                 return true;
7078         default:
7079                 return false;
7080         }
7081 }
7082
7083 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
7084                                         struct bpf_map *map,
7085                                         struct bpf_prog *prog)
7086
7087 {
7088         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
7089          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
7090          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
7091          * triggered.
7092          */
7093         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
7094                 if (!check_map_prealloc(map)) {
7095                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
7096                         return -EINVAL;
7097                 }
7098                 if (map->inner_map_meta &&
7099                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
7100                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
7101                         return -EINVAL;
7102                 }
7103         }
7104
7105         if ((is_tracing_prog_type(prog->type) ||
7106              prog->type == BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER) &&
7107             map_value_has_spin_lock(map)) {
7108                 verbose(env, "tracing progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
7109                 return -EINVAL;
7110         }
7111
7112         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
7113             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
7114                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
7115                 return -EINVAL;
7116         }
7117
7118         return 0;
7119 }
7120
7121 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
7122 {
7123         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
7124                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
7125 }
7126
7127 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
7128  * replace them with actual map pointers
7129  */
7130 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
7131 {
7132         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
7133         int insn_cnt = env->prog->len;
7134         int i, j, err;
7135
7136         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
7137         if (err)
7138                 return err;
7139
7140         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
7141                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
7142                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
7143                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
7144                         return -EINVAL;
7145                 }
7146
7147                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
7148                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
7149                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
7150                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
7151                         return -EINVAL;
7152                 }
7153
7154                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
7155                         struct bpf_insn_aux_data *aux;
7156                         struct bpf_map *map;
7157                         struct fd f;
7158                         u64 addr;
7159
7160                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
7161                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
7162                             insn[1].off != 0) {
7163                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
7164                                 return -EINVAL;
7165                         }
7166
7167                         if (insn[0].src_reg == 0)
7168                                 /* valid generic load 64-bit imm */
7169                                 goto next_insn;
7170
7171                         /* In final convert_pseudo_ld_imm64() step, this is
7172                          * converted into regular 64-bit imm load insn.
7173                          */
7174                         if ((insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
7175                              insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) ||
7176                             (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
7177                              insn[1].imm != 0)) {
7178                                 verbose(env,
7179                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
7180                                 return -EINVAL;
7181                         }
7182
7183                         f = fdget(insn[0].imm);
7184                         map = __bpf_map_get(f);
7185                         if (IS_ERR(map)) {
7186                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
7187                                         insn[0].imm);
7188                                 return PTR_ERR(map);
7189                         }
7190
7191                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
7192                         if (err) {
7193                                 fdput(f);
7194                                 return err;
7195                         }
7196
7197                         aux = &env->insn_aux_data[i];
7198                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
7199                                 addr = (unsigned long)map;
7200                         } else {
7201                                 u32 off = insn[1].imm;
7202
7203                                 if (off >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
7204                                         verbose(env, "direct value offset of %u is not allowed\n", off);
7205                                         fdput(f);
7206                                         return -EINVAL;
7207                                 }
7208
7209                                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
7210                                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
7211                                         fdput(f);
7212                                         return -EINVAL;
7213                                 }
7214
7215                                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
7216                                 if (err) {
7217                                         verbose(env, "invalid access to map value pointer, value_size=%u off=%u\n",
7218                                                 map->value_size, off);
7219                                         fdput(f);
7220                                         return err;
7221                                 }
7222
7223                                 aux->map_off = off;
7224                                 addr += off;
7225                         }
7226
7227                         insn[0].imm = (u32)addr;
7228                         insn[1].imm = addr >> 32;
7229
7230                         /* check whether we recorded this map already */
7231                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++) {
7232                                 if (env->used_maps[j] == map) {
7233                                         aux->map_index = j;
7234                                         fdput(f);
7235                                         goto next_insn;
7236                                 }
7237                         }
7238
7239                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
7240                                 fdput(f);
7241                                 return -E2BIG;
7242                         }
7243
7244                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
7245                          * the map will be released by release_maps() or it
7246                          * will be used by the valid program until it's unloaded
7247                          * and all maps are released in free_used_maps()
7248                          */
7249                         map = bpf_map_inc(map, false);
7250                         if (IS_ERR(map)) {
7251                                 fdput(f);
7252                                 return PTR_ERR(map);
7253                         }
7254
7255                         aux->map_index = env->used_map_cnt;
7256                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
7257
7258                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
7259                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog, map)) {
7260                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
7261                                 fdput(f);
7262                                 return -EBUSY;
7263                         }
7264
7265                         fdput(f);
7266 next_insn:
7267                         insn++;
7268                         i++;
7269                         continue;
7270                 }
7271
7272                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
7273                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
7274                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
7275                         return -EINVAL;
7276                 }
7277         }
7278
7279         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
7280          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
7281          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
7282          */
7283         return 0;
7284 }
7285
7286 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
7287 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
7288 {
7289         enum bpf_cgroup_storage_type stype;
7290         int i;
7291
7292         for_each_cgroup_storage_type(stype) {
7293                 if (!env->prog->aux->cgroup_storage[stype])
7294                         continue;
7295                 bpf_cgroup_storage_release(env->prog,
7296                         env->prog->aux->cgroup_storage[stype]);
7297         }
7298
7299         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
7300                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
7301 }
7302
7303 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
7304 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
7305 {
7306         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
7307         int insn_cnt = env->prog->len;
7308         int i;
7309
7310         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
7311                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
7312                         insn->src_reg = 0;
7313 }
7314
7315 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
7316  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
7317  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
7318  */
7319 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env,
7320                                 struct bpf_prog *new_prog, u32 off, u32 cnt)
7321 {
7322         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
7323         struct bpf_insn *insn = new_prog->insnsi;
7324         u32 prog_len;
7325         int i;
7326
7327         /* aux info at OFF always needs adjustment, no matter fast path
7328          * (cnt == 1) is taken or not. There is no guarantee INSN at OFF is the
7329          * original insn at old prog.
7330          */
7331         old_data[off].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + off + cnt - 1);
7332
7333         if (cnt == 1)
7334                 return 0;
7335         prog_len = new_prog->len;
7336         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
7337                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
7338         if (!new_data)
7339                 return -ENOMEM;
7340         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
7341         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
7342                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
7343         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++) {
7344                 new_data[i].seen = true;
7345                 new_data[i].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + i);
7346         }
7347         env->insn_aux_data = new_data;
7348         vfree(old_data);
7349         return 0;
7350 }
7351
7352 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
7353 {
7354         int i;
7355
7356         if (len == 1)
7357                 return;
7358         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
7359         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
7360                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
7361                         continue;
7362                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
7363         }
7364 }
7365
7366 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
7367                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
7368 {
7369         struct bpf_prog *new_prog;
7370
7371         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
7372         if (IS_ERR(new_prog)) {
7373                 if (PTR_ERR(new_prog) == -ERANGE)
7374                         verbose(env,
7375                                 "insn %d cannot be patched due to 16-bit range\n",
7376                                 env->insn_aux_data[off].orig_idx);
7377                 return NULL;
7378         }
7379         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog, off, len))
7380                 return NULL;
7381         adjust_subprog_starts(env, off, len);
7382         return new_prog;
7383 }
7384
7385 static int adjust_subprog_starts_after_remove(struct bpf_verifier_env *env,
7386                                               u32 off, u32 cnt)
7387 {
7388         int i, j;
7389
7390         /* find first prog starting at or after off (first to remove) */
7391         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
7392                 if (env->subprog_info[i].start >= off)
7393                         break;
7394         /* find first prog starting at or after off + cnt (first to stay) */
7395         for (j = i; j < env->subprog_cnt; j++)
7396                 if (env->subprog_info[j].start >= off + cnt)
7397                         break;
7398         /* if j doesn't start exactly at off + cnt, we are just removing
7399          * the front of previous prog
7400          */
7401         if (env->subprog_info[j].start != off + cnt)
7402                 j--;
7403
7404         if (j > i) {
7405                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
7406                 int move;
7407
7408                 /* move fake 'exit' subprog as well */
7409                 move = env->subprog_cnt + 1 - j;
7410
7411                 memmove(env->subprog_info + i,
7412                         env->subprog_info + j,
7413                         sizeof(*env->subprog_info) * move);
7414                 env->subprog_cnt -= j - i;
7415
7416                 /* remove func_info */
7417                 if (aux->func_info) {
7418                         move = aux->func_info_cnt - j;
7419
7420                         memmove(aux->func_info + i,
7421                                 aux->func_info + j,
7422                                 sizeof(*aux->func_info) * move);
7423                         aux->func_info_cnt -= j - i;
7424                         /* func_info->insn_off is set after all code rewrites,
7425                          * in adjust_btf_func() - no need to adjust
7426                          */
7427                 }
7428         } else {
7429                 /* convert i from "first prog to remove" to "first to adjust" */
7430                 if (env->subprog_info[i].start == off)
7431                         i++;
7432         }
7433
7434         /* update fake 'exit' subprog as well */
7435         for (; i <= env->subprog_cnt; i++)
7436                 env->subprog_info[i].start -= cnt;
7437
7438         return 0;
7439 }
7440
7441 static int bpf_adj_linfo_after_remove(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
7442                                       u32 cnt)
7443 {
7444         struct bpf_prog *prog = env->prog;
7445         u32 i, l_off, l_cnt, nr_linfo;
7446         struct bpf_line_info *linfo;
7447
7448         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
7449         if (!nr_linfo)
7450                 return 0;
7451
7452         linfo = prog->aux->linfo;
7453
7454         /* find first line info to remove, count lines to be removed */
7455         for (i = 0; i < nr_linfo; i++)
7456                 if (linfo[i].insn_off >= off)
7457                         break;
7458
7459         l_off = i;
7460         l_cnt = 0;
7461         for (; i < nr_linfo; i++)
7462                 if (linfo[i].insn_off < off + cnt)
7463                         l_cnt++;
7464                 else
7465                         break;
7466
7467         /* First live insn doesn't match first live linfo, it needs to "inherit"
7468          * last removed linfo.  prog is already modified, so prog->len == off
7469          * means no live instructions after (tail of the program was removed).
7470          */
7471         if (prog->len != off && l_cnt &&
7472             (i == nr_linfo || linfo[i].insn_off != off + cnt)) {
7473                 l_cnt--;
7474                 linfo[--i].insn_off = off + cnt;
7475         }
7476
7477         /* remove the line info which refer to the removed instructions */
7478         if (l_cnt) {
7479                 memmove(linfo + l_off, linfo + i,
7480                         sizeof(*linfo) * (nr_linfo - i));
7481
7482                 prog->aux->nr_linfo -= l_cnt;
7483                 nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
7484         }
7485
7486         /* pull all linfo[i].insn_off >= off + cnt in by cnt */
7487         for (i = l_off; i < nr_linfo; i++)
7488                 linfo[i].insn_off -= cnt;
7489
7490         /* fix up all subprogs (incl. 'exit') which start >= off */
7491         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
7492                 if (env->subprog_info[i].linfo_idx > l_off) {
7493                         /* program may have started in the removed region but
7494                          * may not be fully removed
7495                          */
7496                         if (env->subprog_info[i].linfo_idx >= l_off + l_cnt)
7497                                 env->subprog_info[i].linfo_idx -= l_cnt;
7498                         else
7499                                 env->subprog_info[i].linfo_idx = l_off;
7500                 }
7501
7502         return 0;
7503 }
7504
7505 static int verifier_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt)
7506 {
7507         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
7508         unsigned int orig_prog_len = env->prog->len;
7509         int err;
7510
7511         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
7512                 bpf_prog_offload_remove_insns(env, off, cnt);
7513
7514         err = bpf_remove_insns(env->prog, off, cnt);
7515         if (err)
7516                 return err;
7517
7518         err = adjust_subprog_starts_after_remove(env, off, cnt);
7519         if (err)
7520                 return err;
7521
7522         err = bpf_adj_linfo_after_remove(env, off, cnt);
7523         if (err)
7524                 return err;
7525
7526         memmove(aux_data + off, aux_data + off + cnt,
7527                 sizeof(*aux_data) * (orig_prog_len - off - cnt));
7528
7529         return 0;
7530 }
7531
7532 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
7533  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
7534  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
7535  * with 'ja -1'.
7536  *
7537  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
7538  * program and through another bug we would manage to jump there, then
7539  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
7540  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
7541  * code could be located.
7542  */
7543 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
7544 {
7545         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
7546         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
7547         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
7548         const int insn_cnt = env->prog->len;
7549         int i;
7550
7551         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
7552                 if (aux_data[i].seen)
7553                         continue;
7554                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
7555         }
7556 }
7557
7558 static bool insn_is_cond_jump(u8 code)
7559 {
7560         u8 op;
7561
7562         if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP32)
7563                 return true;
7564
7565         if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
7566                 return false;
7567
7568         op = BPF_OP(code);
7569         return op != BPF_JA && op != BPF_EXIT && op != BPF_CALL;
7570 }
7571
7572 static void opt_hard_wire_dead_code_branches(struct bpf_verifier_env *env)
7573 {
7574         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
7575         struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
7576         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
7577         const int insn_cnt = env->prog->len;
7578         int i;
7579
7580         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
7581                 if (!insn_is_cond_jump(insn->code))
7582                         continue;
7583
7584                 if (!aux_data[i + 1].seen)
7585                         ja.off = insn->off;
7586                 else if (!aux_data[i + 1 + insn->off].seen)
7587                         ja.off = 0;
7588                 else
7589                         continue;
7590
7591                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
7592                         bpf_prog_offload_replace_insn(env, i, &ja);
7593
7594                 memcpy(insn, &ja, sizeof(ja));
7595         }
7596 }
7597
7598 static int opt_remove_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
7599 {
7600         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
7601         int insn_cnt = env->prog->len;
7602         int i, err;
7603
7604         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
7605                 int j;
7606
7607                 j = 0;
7608                 while (i + j < insn_cnt && !aux_data[i + j].seen)
7609                         j++;
7610                 if (!j)
7611                         continue;
7612
7613                 err = verifier_remove_insns(env, i, j);
7614                 if (err)
7615                         return err;
7616                 insn_cnt = env->prog->len;
7617         }
7618
7619         return 0;
7620 }
7621
7622 static int opt_remove_nops(struct bpf_verifier_env *env)
7623 {
7624         const struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
7625         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
7626         int insn_cnt = env->prog->len;
7627         int i, err;
7628
7629         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
7630                 if (memcmp(&insn[i], &ja, sizeof(ja)))
7631                         continue;
7632
7633                 err = verifier_remove_insns(env, i, 1);
7634                 if (err)
7635                         return err;
7636                 insn_cnt--;
7637                 i--;
7638         }
7639
7640         return 0;
7641 }
7642
7643 static int opt_subreg_zext_lo32(struct bpf_verifier_env *env)
7644 {
7645         struct bpf_insn_aux_data *aux = env->insn_aux_data;
7646         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
7647         int i, delta = 0, len = env->prog->len;
7648         struct bpf_insn zext_patch[2];
7649         struct bpf_prog *new_prog;
7650
7651         zext_patch[1] = BPF_ZEXT_REG(0);
7652         for (i = 0; i < len; i++) {
7653                 int adj_idx = i + delta;
7654                 struct bpf_insn insn;
7655
7656                 if (!aux[adj_idx].zext_dst)
7657                         continue;
7658
7659                 insn = insns[adj_idx];
7660                 zext_patch[0] = insn;
7661                 zext_patch[1].dst_reg = insn.dst_reg;
7662                 zext_patch[1].src_reg = insn.dst_reg;
7663                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, adj_idx, zext_patch, 2);
7664                 if (!new_prog)
7665                         return -ENOMEM;
7666                 env->prog = new_prog;
7667                 insns = new_prog->insnsi;
7668                 aux = env->insn_aux_data;
7669                 delta += 2;
7670         }
7671
7672         return 0;
7673 }
7674
7675 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
7676  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
7677  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
7678  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
7679  */
7680 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
7681 {
7682         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
7683         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
7684         const int insn_cnt = env->prog->len;
7685         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
7686         u32 target_size, size_default, off;
7687         struct bpf_prog *new_prog;
7688         enum bpf_access_type type;
7689         bool is_narrower_load;
7690
7691         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
7692                 if (!ops->gen_prologue) {
7693                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
7694                         return -EINVAL;
7695                 }
7696                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
7697                                         env->prog);
7698                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
7699                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
7700                         return -EINVAL;
7701                 } else if (cnt) {
7702                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
7703                         if (!new_prog)
7704                                 return -ENOMEM;
7705
7706                         env->prog = new_prog;
7707                         delta += cnt - 1;
7708                 }
7709         }
7710
7711         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
7712                 return 0;
7713
7714         insn = env->prog->insnsi + delta;
7715
7716         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
7717                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
7718
7719                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
7720                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
7721                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
7722                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
7723                         type = BPF_READ;
7724                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
7725                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
7726                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
7727                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
7728                         type = BPF_WRITE;
7729                 else
7730                         continue;
7731
7732                 if (type == BPF_WRITE &&
7733                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
7734                         struct bpf_insn patch[] = {
7735                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
7736                                  * There are no memory dependencies for this store,
7737                                  * since it's only using frame pointer and immediate
7738                                  * constant of zero
7739                                  */
7740                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
7741                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
7742                                            0),
7743                                 /* the original STX instruction will immediately
7744                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
7745                                  */
7746                                 *insn,
7747                         };
7748
7749                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
7750                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
7751                         if (!new_prog)
7752                                 return -ENOMEM;
7753
7754                         delta    += cnt - 1;
7755                         env->prog = new_prog;
7756                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
7757                         continue;
7758                 }
7759
7760                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
7761                 case PTR_TO_CTX:
7762                         if (!ops->convert_ctx_access)
7763                                 continue;
7764                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
7765                         break;
7766                 case PTR_TO_SOCKET:
7767                 case PTR_TO_SOCK_COMMON:
7768                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
7769                         break;
7770                 case PTR_TO_TCP_SOCK:
7771                         convert_ctx_access = bpf_tcp_sock_convert_ctx_access;
7772                         break;
7773                 default:
7774                         continue;
7775                 }
7776
7777                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
7778                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
7779
7780                 /* If the read access is a narrower load of the field,
7781                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
7782                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
7783                  * we will apply proper mask to the result.
7784                  */
7785                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
7786                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
7787                 off = insn->off;
7788                 if (is_narrower_load) {
7789                         u8 size_code;
7790
7791                         if (type == BPF_WRITE) {
7792                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
7793                                 return -EINVAL;
7794                         }
7795
7796                         size_code = BPF_H;
7797                         if (ctx_field_size == 4)
7798                                 size_code = BPF_W;
7799                         else if (ctx_field_size == 8)
7800                                 size_code = BPF_DW;
7801
7802                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
7803                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
7804                 }
7805
7806                 target_size = 0;
7807                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
7808                                          &target_size);
7809                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
7810                     (ctx_field_size && !target_size)) {
7811                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
7812                         return -EINVAL;
7813                 }
7814
7815                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
7816                         u8 shift = (off & (size_default - 1)) * 8;
7817
7818                         if (ctx_field_size <= 4) {
7819                                 if (shift)
7820                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
7821                                                                         insn->dst_reg,
7822                                                                         shift);
7823                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
7824                                                                 (1 << size * 8) - 1);
7825                         } else {
7826                                 if (shift)
7827                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
7828                                                                         insn->dst_reg,
7829                                                                         shift);
7830                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
7831                                                                 (1ULL << size * 8) - 1);
7832                         }
7833                 }
7834
7835                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
7836                 if (!new_prog)
7837                         return -ENOMEM;
7838
7839                 delta += cnt - 1;
7840
7841                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
7842                 env->prog = new_prog;
7843                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
7844         }
7845
7846         return 0;
7847 }
7848
7849 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
7850 {
7851         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
7852         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
7853         struct bpf_insn *insn;
7854         void *old_bpf_func;
7855         int err;
7856
7857         if (env->subprog_cnt <= 1)
7858                 return 0;
7859
7860         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
7861                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
7862                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
7863                         continue;
7864                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
7865                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
7866                  * propagated in any case.
7867                  */
7868                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
7869                 if (subprog < 0) {
7870                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
7871                                   i + insn->imm + 1);
7872                         return -EFAULT;
7873                 }
7874                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
7875                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
7876                  */
7877                 insn->off = subprog;
7878                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
7879                  * to interpreter will be needed
7880                  */
7881                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
7882                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
7883                 insn->imm = 1;
7884         }
7885
7886         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
7887         if (err)
7888                 goto out_undo_insn;
7889
7890         err = -ENOMEM;
7891         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
7892         if (!func)
7893                 goto out_undo_insn;
7894
7895         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
7896                 subprog_start = subprog_end;
7897                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
7898
7899                 len = subprog_end - subprog_start;
7900                 /* BPF_PROG_RUN doesn't call subprogs directly,
7901                  * hence main prog stats include the runtime of subprogs.
7902                  * subprogs don't have IDs and not reachable via prog_get_next_id
7903                  * func[i]->aux->stats will never be accessed and stays NULL
7904                  */
7905                 func[i] = bpf_prog_alloc_no_stats(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
7906                 if (!func[i])
7907                         goto out_free;
7908                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
7909                        len * sizeof(struct bpf_insn));
7910                 func[i]->type = prog->type;
7911                 func[i]->len = len;
7912                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
7913                         goto out_free;
7914                 func[i]->is_func = 1;
7915                 func[i]->aux->func_idx = i;
7916                 /* the btf and func_info will be freed only at prog->aux */
7917                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
7918                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
7919
7920                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
7921                  * Long term would need debug info to populate names
7922                  */
7923                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
7924                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
7925                 func[i]->jit_requested = 1;
7926                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
7927                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
7928                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
7929                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
7930                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
7931                 if (!func[i]->jited) {
7932                         err = -ENOTSUPP;
7933                         goto out_free;
7934                 }
7935                 cond_resched();
7936         }
7937         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
7938          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
7939          * run last pass of JIT
7940          */
7941         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
7942                 insn = func[i]->insnsi;
7943                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
7944                         if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
7945                             insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
7946                                 continue;
7947                         subprog = insn->off;
7948                         insn->imm = BPF_CAST_CALL(func[subprog]->bpf_func) -
7949                                     __bpf_call_base;
7950                 }
7951
7952                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
7953                  * of the JITed images for each function in the program
7954                  *
7955                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
7956                  * might not be large enough to hold the offset of the start
7957                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
7958                  *
7959                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
7960                  * by using its subprog id, available from the off field of
7961                  * the call instruction, as an index for this list
7962                  */
7963                 func[i]->aux->func = func;
7964                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
7965         }
7966         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
7967                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
7968                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
7969                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
7970                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
7971                         err = -ENOTSUPP;
7972                         goto out_free;
7973                 }
7974                 cond_resched();
7975         }
7976
7977         /* finally lock prog and jit images for all functions and
7978          * populate kallsysm
7979          */
7980         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
7981                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
7982                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
7983         }
7984
7985         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
7986          * prog consistent for later dump requests, so they can
7987          * later look the same as if they were interpreted only.
7988          */
7989         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
7990                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
7991                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
7992                         continue;
7993                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
7994                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
7995                 insn->imm = subprog;
7996         }
7997
7998         prog->jited = 1;
7999         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
8000         prog->aux->func = func;
8001         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
8002         bpf_prog_free_unused_jited_linfo(prog);
8003         return 0;
8004 out_free:
8005         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
8006                 if (func[i])
8007                         bpf_jit_free(func[i]);
8008         kfree(func);
8009 out_undo_insn:
8010         /* cleanup main prog to be interpreted */
8011         prog->jit_requested = 0;
8012         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
8013                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8014                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8015                         continue;
8016                 insn->off = 0;
8017                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
8018         }
8019         bpf_prog_free_jited_linfo(prog);
8020         return err;
8021 }
8022
8023 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
8024 {
8025 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
8026         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8027         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
8028         int i, depth;
8029 #endif
8030         int err = 0;
8031
8032         if (env->prog->jit_requested &&
8033             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
8034                 err = jit_subprogs(env);
8035                 if (err == 0)
8036                         return 0;
8037                 if (err == -EFAULT)
8038                         return err;
8039         }
8040 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
8041         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
8042                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8043                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8044                         continue;
8045                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
8046                 if (depth < 0)
8047                         return depth;
8048                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
8049         }
8050         err = 0;
8051 #endif
8052         return err;
8053 }
8054
8055 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
8056  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
8057  *
8058  * this function is called after eBPF program passed verification
8059  */
8060 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
8061 {
8062         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8063         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
8064         const struct bpf_func_proto *fn;
8065         const int insn_cnt = prog->len;
8066         const struct bpf_map_ops *ops;
8067         struct bpf_insn_aux_data *aux;
8068         struct bpf_insn insn_buf[16];
8069         struct bpf_prog *new_prog;
8070         struct bpf_map *map_ptr;
8071         int i, cnt, delta = 0;
8072
8073         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8074                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
8075                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
8076                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
8077                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
8078                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
8079                         struct bpf_insn mask_and_div[] = {
8080                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
8081                                 /* Rx div 0 -> 0 */
8082                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JNE, insn->src_reg, 0, 2),
8083                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
8084                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
8085                                 *insn,
8086                         };
8087                         struct bpf_insn mask_and_mod[] = {
8088                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
8089                                 /* Rx mod 0 -> Rx */
8090                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JEQ, insn->src_reg, 0, 1),
8091                                 *insn,
8092                         };
8093                         struct bpf_insn *patchlet;
8094
8095                         if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
8096                             insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
8097                                 patchlet = mask_and_div + (is64 ? 1 : 0);
8098                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_div) - (is64 ? 1 : 0);
8099                         } else {
8100                                 patchlet = mask_and_mod + (is64 ? 1 : 0);
8101                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_mod) - (is64 ? 1 : 0);
8102                         }
8103
8104                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
8105                         if (!new_prog)
8106                                 return -ENOMEM;
8107
8108                         delta    += cnt - 1;
8109                         env->prog = prog = new_prog;
8110                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8111                         continue;
8112                 }
8113
8114                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
8115                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
8116                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
8117                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
8118                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
8119                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8120                                 return -EINVAL;
8121                         }
8122
8123                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8124                         if (!new_prog)
8125                                 return -ENOMEM;
8126
8127                         delta    += cnt - 1;
8128                         env->prog = prog = new_prog;
8129                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8130                         continue;
8131                 }
8132
8133                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
8134                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
8135                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
8136                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
8137                         struct bpf_insn insn_buf[16];
8138                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
8139                         bool issrc, isneg;
8140                         u32 off_reg;
8141
8142                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
8143                         if (!aux->alu_state ||
8144                             aux->alu_state == BPF_ALU_NON_POINTER)
8145                                 continue;
8146
8147                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
8148                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
8149                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
8150
8151                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
8152                         if (isneg)
8153                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
8154                         *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit - 1);
8155                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
8156                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
8157                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
8158                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
8159                         if (issrc) {
8160                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX,
8161                                                          off_reg);
8162                                 insn->src_reg = BPF_REG_AX;
8163                         } else {
8164                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, off_reg,
8165                                                          BPF_REG_AX);
8166                         }
8167                         if (isneg)
8168                                 insn->code = insn->code == code_add ?
8169                                              code_sub : code_add;
8170                         *patch++ = *insn;
8171                         if (issrc && isneg)
8172                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
8173                         cnt = patch - insn_buf;
8174
8175                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8176                         if (!new_prog)
8177                                 return -ENOMEM;
8178
8179                         delta    += cnt - 1;
8180                         env->prog = prog = new_prog;
8181                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8182                         continue;
8183                 }
8184
8185                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
8186                         continue;
8187                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
8188                         continue;
8189
8190                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
8191                         prog->dst_needed = 1;
8192                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
8193                         bpf_user_rnd_init_once();
8194                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
8195                         prog->kprobe_override = 1;
8196                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
8197                         /* If we tail call into other programs, we
8198                          * cannot make any assumptions since they can
8199                          * be replaced dynamically during runtime in
8200                          * the program array.
8201                          */
8202                         prog->cb_access = 1;
8203                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
8204                         env->prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
8205
8206                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
8207                          * conditional branch in the interpeter for every normal
8208                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
8209                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
8210                          */
8211                         insn->imm = 0;
8212                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
8213
8214                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
8215                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
8216                                 continue;
8217
8218                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
8219                          * emit two extra insns:
8220                          * if (index >= max_entries) goto out;
8221                          * index &= array->index_mask;
8222                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
8223                          */
8224                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
8225                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
8226                                 return -EINVAL;
8227                         }
8228
8229                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
8230                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
8231                                                   map_ptr->max_entries, 2);
8232                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
8233                                                     container_of(map_ptr,
8234                                                                  struct bpf_array,
8235                                                                  map)->index_mask);
8236                         insn_buf[2] = *insn;
8237                         cnt = 3;
8238                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8239                         if (!new_prog)
8240                                 return -ENOMEM;
8241
8242                         delta    += cnt - 1;
8243                         env->prog = prog = new_prog;
8244                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8245                         continue;
8246                 }
8247
8248                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
8249                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
8250                  * only.
8251                  */
8252                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
8253                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
8254                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
8255                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
8256                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
8257                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
8258                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem)) {
8259                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
8260                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
8261                                 goto patch_call_imm;
8262
8263                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
8264                         ops = map_ptr->ops;
8265                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
8266                             ops->map_gen_lookup) {
8267                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
8268                                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
8269                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8270                                         return -EINVAL;
8271                                 }
8272
8273                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
8274                                                                insn_buf, cnt);
8275                                 if (!new_prog)
8276                                         return -ENOMEM;
8277
8278                                 delta    += cnt - 1;
8279                                 env->prog = prog = new_prog;
8280                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8281                                 continue;
8282                         }
8283
8284                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
8285                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
8286                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
8287                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
8288                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
8289                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
8290                                               u64 flags))NULL));
8291                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
8292                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
8293                                               u64 flags))NULL));
8294                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
8295                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
8296                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
8297                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
8298
8299                         switch (insn->imm) {
8300                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
8301                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
8302                                             __bpf_call_base;
8303                                 continue;
8304                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
8305                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
8306                                             __bpf_call_base;
8307                                 continue;
8308                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
8309                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
8310                                             __bpf_call_base;
8311                                 continue;
8312                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
8313                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
8314                                             __bpf_call_base;
8315                                 continue;
8316                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
8317                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
8318                                             __bpf_call_base;
8319                                 continue;
8320                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
8321                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
8322                                             __bpf_call_base;
8323                                 continue;
8324                         }
8325
8326                         goto patch_call_imm;
8327                 }
8328
8329 patch_call_imm:
8330                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
8331                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
8332                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
8333                  */
8334                 if (!fn->func) {
8335                         verbose(env,
8336                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
8337                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
8338                         return -EFAULT;
8339                 }
8340                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
8341         }
8342
8343         return 0;
8344 }
8345
8346 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
8347 {
8348         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
8349         int i;
8350
8351         sl = env->free_list;
8352         while (sl) {
8353                 sln = sl->next;
8354                 free_verifier_state(&sl->state, false);
8355                 kfree(sl);
8356                 sl = sln;
8357         }
8358
8359         if (!env->explored_states)
8360                 return;
8361
8362         for (i = 0; i < state_htab_size(env); i++) {
8363                 sl = env->explored_states[i];
8364
8365                 while (sl) {
8366                         sln = sl->next;
8367                         free_verifier_state(&sl->state, false);
8368                         kfree(sl);
8369                         sl = sln;
8370                 }
8371         }
8372
8373         kvfree(env->explored_states);
8374 }
8375
8376 static void print_verification_stats(struct bpf_verifier_env *env)
8377 {
8378         int i;
8379
8380         if (env->log.level & BPF_LOG_STATS) {
8381                 verbose(env, "verification time %lld usec\n",
8382                         div_u64(env->verification_time, 1000));
8383                 verbose(env, "stack depth ");
8384                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8385                         u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
8386
8387                         verbose(env, "%d", depth);
8388                         if (i + 1 < env->subprog_cnt)
8389                                 verbose(env, "+");
8390                 }
8391                 verbose(env, "\n");
8392         }
8393         verbose(env, "processed %d insns (limit %d) max_states_per_insn %d "
8394                 "total_states %d peak_states %d mark_read %d\n",
8395                 env->insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS,
8396                 env->max_states_per_insn, env->total_states,
8397                 env->peak_states, env->longest_mark_read_walk);
8398 }
8399
8400 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr,
8401               union bpf_attr __user *uattr)
8402 {
8403         u64 start_time = ktime_get_ns();
8404         struct bpf_verifier_env *env;
8405         struct bpf_verifier_log *log;
8406         int i, len, ret = -EINVAL;
8407         bool is_priv;
8408
8409         /* no program is valid */
8410         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
8411                 return -EINVAL;
8412
8413         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
8414          * allocate/free it every time bpf_check() is called
8415          */
8416         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
8417         if (!env)
8418                 return -ENOMEM;
8419         log = &env->log;
8420
8421         len = (*prog)->len;
8422         env->insn_aux_data =
8423                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data), len));
8424         ret = -ENOMEM;
8425         if (!env->insn_aux_data)
8426                 goto err_free_env;
8427         for (i = 0; i < len; i++)
8428                 env->insn_aux_data[i].orig_idx = i;
8429         env->prog = *prog;
8430         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
8431         is_priv = capable(CAP_SYS_ADMIN);
8432
8433         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
8434         if (!is_priv)
8435                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
8436
8437         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
8438                 /* user requested verbose verifier output
8439                  * and supplied buffer to store the verification trace
8440                  */
8441                 log->level = attr->log_level;
8442                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
8443                 log->len_total = attr->log_size;
8444
8445                 ret = -EINVAL;
8446                 /* log attributes have to be sane */
8447                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 2 ||
8448                     !log->level || !log->ubuf || log->level & ~BPF_LOG_MASK)
8449                         goto err_unlock;
8450         }
8451
8452         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
8453         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
8454                 env->strict_alignment = true;
8455         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
8456                 env->strict_alignment = false;
8457
8458         env->allow_ptr_leaks = is_priv;
8459
8460         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
8461         if (ret < 0)
8462                 goto skip_full_check;
8463
8464         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
8465                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
8466                 if (ret)
8467                         goto skip_full_check;
8468         }
8469
8470         env->explored_states = kvcalloc(state_htab_size(env),
8471                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
8472                                        GFP_USER);
8473         ret = -ENOMEM;
8474         if (!env->explored_states)
8475                 goto skip_full_check;
8476
8477         ret = check_subprogs(env);
8478         if (ret < 0)
8479                 goto skip_full_check;
8480
8481         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
8482         if (ret < 0)
8483                 goto skip_full_check;
8484
8485         ret = check_cfg(env);
8486         if (ret < 0)
8487                 goto skip_full_check;
8488
8489         ret = do_check(env);
8490         if (env->cur_state) {
8491                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
8492                 env->cur_state = NULL;
8493         }
8494
8495         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8496                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
8497
8498 skip_full_check:
8499         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
8500         free_states(env);
8501
8502         if (ret == 0)
8503                 ret = check_max_stack_depth(env);
8504
8505         /* instruction rewrites happen after this point */
8506         if (is_priv) {
8507                 if (ret == 0)
8508                         opt_hard_wire_dead_code_branches(env);
8509                 if (ret == 0)
8510                         ret = opt_remove_dead_code(env);
8511                 if (ret == 0)
8512                         ret = opt_remove_nops(env);
8513         } else {
8514                 if (ret == 0)
8515                         sanitize_dead_code(env);
8516         }
8517
8518         if (ret == 0)
8519                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
8520                 ret = convert_ctx_accesses(env);
8521
8522         if (ret == 0)
8523                 ret = fixup_bpf_calls(env);
8524
8525         /* do 32-bit optimization after insn patching has done so those patched
8526          * insns could be handled correctly.
8527          */
8528         if (ret == 0 && bpf_jit_needs_zext() &&
8529             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
8530                 ret = opt_subreg_zext_lo32(env);
8531                 env->prog->aux->verifier_zext = !ret;
8532         }
8533
8534         if (ret == 0)
8535                 ret = fixup_call_args(env);
8536
8537         env->verification_time = ktime_get_ns() - start_time;
8538         print_verification_stats(env);
8539
8540         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
8541                 ret = -ENOSPC;
8542         if (log->level && !log->ubuf) {
8543                 ret = -EFAULT;
8544                 goto err_release_maps;
8545         }
8546
8547         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
8548                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
8549                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
8550                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
8551                                                           GFP_KERNEL);
8552
8553                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
8554                         ret = -ENOMEM;
8555                         goto err_release_maps;
8556                 }
8557
8558                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
8559                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
8560                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
8561
8562                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
8563                  * bpf_ld_imm64 instructions
8564                  */
8565                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
8566         }
8567
8568         if (ret == 0)
8569                 adjust_btf_func(env);
8570
8571 err_release_maps:
8572         if (!env->prog->aux->used_maps)
8573                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
8574                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
8575                  */
8576                 release_maps(env);
8577         *prog = env->prog;
8578 err_unlock:
8579         if (!is_priv)
8580                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
8581         vfree(env->insn_aux_data);
8582 err_free_env:
8583         kfree(env);
8584         return ret;
8585 }