Merge tag 'soc-ep93xx-dt-6.12' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/soc/soc
[linux-block.git] / include / linux / bpf_verifier.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
2 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
3  */
4 #ifndef _LINUX_BPF_VERIFIER_H
5 #define _LINUX_BPF_VERIFIER_H 1
6
7 #include <linux/bpf.h> /* for enum bpf_reg_type */
8 #include <linux/btf.h> /* for struct btf and btf_id() */
9 #include <linux/filter.h> /* for MAX_BPF_STACK */
10 #include <linux/tnum.h>
11
12 /* Maximum variable offset umax_value permitted when resolving memory accesses.
13  * In practice this is far bigger than any realistic pointer offset; this limit
14  * ensures that umax_value + (int)off + (int)size cannot overflow a u64.
15  */
16 #define BPF_MAX_VAR_OFF (1 << 29)
17 /* Maximum variable size permitted for ARG_CONST_SIZE[_OR_ZERO].  This ensures
18  * that converting umax_value to int cannot overflow.
19  */
20 #define BPF_MAX_VAR_SIZ (1 << 29)
21 /* size of tmp_str_buf in bpf_verifier.
22  * we need at least 306 bytes to fit full stack mask representation
23  * (in the "-8,-16,...,-512" form)
24  */
25 #define TMP_STR_BUF_LEN 320
26 /* Patch buffer size */
27 #define INSN_BUF_SIZE 32
28
29 /* Liveness marks, used for registers and spilled-regs (in stack slots).
30  * Read marks propagate upwards until they find a write mark; they record that
31  * "one of this state's descendants read this reg" (and therefore the reg is
32  * relevant for states_equal() checks).
33  * Write marks collect downwards and do not propagate; they record that "the
34  * straight-line code that reached this state (from its parent) wrote this reg"
35  * (and therefore that reads propagated from this state or its descendants
36  * should not propagate to its parent).
37  * A state with a write mark can receive read marks; it just won't propagate
38  * them to its parent, since the write mark is a property, not of the state,
39  * but of the link between it and its parent.  See mark_reg_read() and
40  * mark_stack_slot_read() in kernel/bpf/verifier.c.
41  */
42 enum bpf_reg_liveness {
43         REG_LIVE_NONE = 0, /* reg hasn't been read or written this branch */
44         REG_LIVE_READ32 = 0x1, /* reg was read, so we're sensitive to initial value */
45         REG_LIVE_READ64 = 0x2, /* likewise, but full 64-bit content matters */
46         REG_LIVE_READ = REG_LIVE_READ32 | REG_LIVE_READ64,
47         REG_LIVE_WRITTEN = 0x4, /* reg was written first, screening off later reads */
48         REG_LIVE_DONE = 0x8, /* liveness won't be updating this register anymore */
49 };
50
51 /* For every reg representing a map value or allocated object pointer,
52  * we consider the tuple of (ptr, id) for them to be unique in verifier
53  * context and conside them to not alias each other for the purposes of
54  * tracking lock state.
55  */
56 struct bpf_active_lock {
57         /* This can either be reg->map_ptr or reg->btf. If ptr is NULL,
58          * there's no active lock held, and other fields have no
59          * meaning. If non-NULL, it indicates that a lock is held and
60          * id member has the reg->id of the register which can be >= 0.
61          */
62         void *ptr;
63         /* This will be reg->id */
64         u32 id;
65 };
66
67 #define ITER_PREFIX "bpf_iter_"
68
69 enum bpf_iter_state {
70         BPF_ITER_STATE_INVALID, /* for non-first slot */
71         BPF_ITER_STATE_ACTIVE,
72         BPF_ITER_STATE_DRAINED,
73 };
74
75 struct bpf_reg_state {
76         /* Ordering of fields matters.  See states_equal() */
77         enum bpf_reg_type type;
78         /*
79          * Fixed part of pointer offset, pointer types only.
80          * Or constant delta between "linked" scalars with the same ID.
81          */
82         s32 off;
83         union {
84                 /* valid when type == PTR_TO_PACKET */
85                 int range;
86
87                 /* valid when type == CONST_PTR_TO_MAP | PTR_TO_MAP_VALUE |
88                  *   PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
89                  */
90                 struct {
91                         struct bpf_map *map_ptr;
92                         /* To distinguish map lookups from outer map
93                          * the map_uid is non-zero for registers
94                          * pointing to inner maps.
95                          */
96                         u32 map_uid;
97                 };
98
99                 /* for PTR_TO_BTF_ID */
100                 struct {
101                         struct btf *btf;
102                         u32 btf_id;
103                 };
104
105                 struct { /* for PTR_TO_MEM | PTR_TO_MEM_OR_NULL */
106                         u32 mem_size;
107                         u32 dynptr_id; /* for dynptr slices */
108                 };
109
110                 /* For dynptr stack slots */
111                 struct {
112                         enum bpf_dynptr_type type;
113                         /* A dynptr is 16 bytes so it takes up 2 stack slots.
114                          * We need to track which slot is the first slot
115                          * to protect against cases where the user may try to
116                          * pass in an address starting at the second slot of the
117                          * dynptr.
118                          */
119                         bool first_slot;
120                 } dynptr;
121
122                 /* For bpf_iter stack slots */
123                 struct {
124                         /* BTF container and BTF type ID describing
125                          * struct bpf_iter_<type> of an iterator state
126                          */
127                         struct btf *btf;
128                         u32 btf_id;
129                         /* packing following two fields to fit iter state into 16 bytes */
130                         enum bpf_iter_state state:2;
131                         int depth:30;
132                 } iter;
133
134                 /* Max size from any of the above. */
135                 struct {
136                         unsigned long raw1;
137                         unsigned long raw2;
138                 } raw;
139
140                 u32 subprogno; /* for PTR_TO_FUNC */
141         };
142         /* For scalar types (SCALAR_VALUE), this represents our knowledge of
143          * the actual value.
144          * For pointer types, this represents the variable part of the offset
145          * from the pointed-to object, and is shared with all bpf_reg_states
146          * with the same id as us.
147          */
148         struct tnum var_off;
149         /* Used to determine if any memory access using this register will
150          * result in a bad access.
151          * These refer to the same value as var_off, not necessarily the actual
152          * contents of the register.
153          */
154         s64 smin_value; /* minimum possible (s64)value */
155         s64 smax_value; /* maximum possible (s64)value */
156         u64 umin_value; /* minimum possible (u64)value */
157         u64 umax_value; /* maximum possible (u64)value */
158         s32 s32_min_value; /* minimum possible (s32)value */
159         s32 s32_max_value; /* maximum possible (s32)value */
160         u32 u32_min_value; /* minimum possible (u32)value */
161         u32 u32_max_value; /* maximum possible (u32)value */
162         /* For PTR_TO_PACKET, used to find other pointers with the same variable
163          * offset, so they can share range knowledge.
164          * For PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL this is used to share which map value we
165          * came from, when one is tested for != NULL.
166          * For PTR_TO_MEM_OR_NULL this is used to identify memory allocation
167          * for the purpose of tracking that it's freed.
168          * For PTR_TO_SOCKET this is used to share which pointers retain the
169          * same reference to the socket, to determine proper reference freeing.
170          * For stack slots that are dynptrs, this is used to track references to
171          * the dynptr to determine proper reference freeing.
172          * Similarly to dynptrs, we use ID to track "belonging" of a reference
173          * to a specific instance of bpf_iter.
174          */
175         /*
176          * Upper bit of ID is used to remember relationship between "linked"
177          * registers. Example:
178          * r1 = r2;    both will have r1->id == r2->id == N
179          * r1 += 10;   r1->id == N | BPF_ADD_CONST and r1->off == 10
180          */
181 #define BPF_ADD_CONST (1U << 31)
182         u32 id;
183         /* PTR_TO_SOCKET and PTR_TO_TCP_SOCK could be a ptr returned
184          * from a pointer-cast helper, bpf_sk_fullsock() and
185          * bpf_tcp_sock().
186          *
187          * Consider the following where "sk" is a reference counted
188          * pointer returned from "sk = bpf_sk_lookup_tcp();":
189          *
190          * 1: sk = bpf_sk_lookup_tcp();
191          * 2: if (!sk) { return 0; }
192          * 3: fullsock = bpf_sk_fullsock(sk);
193          * 4: if (!fullsock) { bpf_sk_release(sk); return 0; }
194          * 5: tp = bpf_tcp_sock(fullsock);
195          * 6: if (!tp) { bpf_sk_release(sk); return 0; }
196          * 7: bpf_sk_release(sk);
197          * 8: snd_cwnd = tp->snd_cwnd;  // verifier will complain
198          *
199          * After bpf_sk_release(sk) at line 7, both "fullsock" ptr and
200          * "tp" ptr should be invalidated also.  In order to do that,
201          * the reg holding "fullsock" and "sk" need to remember
202          * the original refcounted ptr id (i.e. sk_reg->id) in ref_obj_id
203          * such that the verifier can reset all regs which have
204          * ref_obj_id matching the sk_reg->id.
205          *
206          * sk_reg->ref_obj_id is set to sk_reg->id at line 1.
207          * sk_reg->id will stay as NULL-marking purpose only.
208          * After NULL-marking is done, sk_reg->id can be reset to 0.
209          *
210          * After "fullsock = bpf_sk_fullsock(sk);" at line 3,
211          * fullsock_reg->ref_obj_id is set to sk_reg->ref_obj_id.
212          *
213          * After "tp = bpf_tcp_sock(fullsock);" at line 5,
214          * tp_reg->ref_obj_id is set to fullsock_reg->ref_obj_id
215          * which is the same as sk_reg->ref_obj_id.
216          *
217          * From the verifier perspective, if sk, fullsock and tp
218          * are not NULL, they are the same ptr with different
219          * reg->type.  In particular, bpf_sk_release(tp) is also
220          * allowed and has the same effect as bpf_sk_release(sk).
221          */
222         u32 ref_obj_id;
223         /* parentage chain for liveness checking */
224         struct bpf_reg_state *parent;
225         /* Inside the callee two registers can be both PTR_TO_STACK like
226          * R1=fp-8 and R2=fp-8, but one of them points to this function stack
227          * while another to the caller's stack. To differentiate them 'frameno'
228          * is used which is an index in bpf_verifier_state->frame[] array
229          * pointing to bpf_func_state.
230          */
231         u32 frameno;
232         /* Tracks subreg definition. The stored value is the insn_idx of the
233          * writing insn. This is safe because subreg_def is used before any insn
234          * patching which only happens after main verification finished.
235          */
236         s32 subreg_def;
237         enum bpf_reg_liveness live;
238         /* if (!precise && SCALAR_VALUE) min/max/tnum don't affect safety */
239         bool precise;
240 };
241
242 enum bpf_stack_slot_type {
243         STACK_INVALID,    /* nothing was stored in this stack slot */
244         STACK_SPILL,      /* register spilled into stack */
245         STACK_MISC,       /* BPF program wrote some data into this slot */
246         STACK_ZERO,       /* BPF program wrote constant zero */
247         /* A dynptr is stored in this stack slot. The type of dynptr
248          * is stored in bpf_stack_state->spilled_ptr.dynptr.type
249          */
250         STACK_DYNPTR,
251         STACK_ITER,
252 };
253
254 #define BPF_REG_SIZE 8  /* size of eBPF register in bytes */
255
256 #define BPF_REGMASK_ARGS ((1 << BPF_REG_1) | (1 << BPF_REG_2) | \
257                           (1 << BPF_REG_3) | (1 << BPF_REG_4) | \
258                           (1 << BPF_REG_5))
259
260 #define BPF_DYNPTR_SIZE         sizeof(struct bpf_dynptr_kern)
261 #define BPF_DYNPTR_NR_SLOTS             (BPF_DYNPTR_SIZE / BPF_REG_SIZE)
262
263 struct bpf_stack_state {
264         struct bpf_reg_state spilled_ptr;
265         u8 slot_type[BPF_REG_SIZE];
266 };
267
268 struct bpf_reference_state {
269         /* Track each reference created with a unique id, even if the same
270          * instruction creates the reference multiple times (eg, via CALL).
271          */
272         int id;
273         /* Instruction where the allocation of this reference occurred. This
274          * is used purely to inform the user of a reference leak.
275          */
276         int insn_idx;
277         /* There can be a case like:
278          * main (frame 0)
279          *  cb (frame 1)
280          *   func (frame 3)
281          *    cb (frame 4)
282          * Hence for frame 4, if callback_ref just stored boolean, it would be
283          * impossible to distinguish nested callback refs. Hence store the
284          * frameno and compare that to callback_ref in check_reference_leak when
285          * exiting a callback function.
286          */
287         int callback_ref;
288 };
289
290 struct bpf_retval_range {
291         s32 minval;
292         s32 maxval;
293 };
294
295 /* state of the program:
296  * type of all registers and stack info
297  */
298 struct bpf_func_state {
299         struct bpf_reg_state regs[MAX_BPF_REG];
300         /* index of call instruction that called into this func */
301         int callsite;
302         /* stack frame number of this function state from pov of
303          * enclosing bpf_verifier_state.
304          * 0 = main function, 1 = first callee.
305          */
306         u32 frameno;
307         /* subprog number == index within subprog_info
308          * zero == main subprog
309          */
310         u32 subprogno;
311         /* Every bpf_timer_start will increment async_entry_cnt.
312          * It's used to distinguish:
313          * void foo(void) { for(;;); }
314          * void foo(void) { bpf_timer_set_callback(,foo); }
315          */
316         u32 async_entry_cnt;
317         struct bpf_retval_range callback_ret_range;
318         bool in_callback_fn;
319         bool in_async_callback_fn;
320         bool in_exception_callback_fn;
321         /* For callback calling functions that limit number of possible
322          * callback executions (e.g. bpf_loop) keeps track of current
323          * simulated iteration number.
324          * Value in frame N refers to number of times callback with frame
325          * N+1 was simulated, e.g. for the following call:
326          *
327          *   bpf_loop(..., fn, ...); | suppose current frame is N
328          *                           | fn would be simulated in frame N+1
329          *                           | number of simulations is tracked in frame N
330          */
331         u32 callback_depth;
332
333         /* The following fields should be last. See copy_func_state() */
334         int acquired_refs;
335         struct bpf_reference_state *refs;
336         /* The state of the stack. Each element of the array describes BPF_REG_SIZE
337          * (i.e. 8) bytes worth of stack memory.
338          * stack[0] represents bytes [*(r10-8)..*(r10-1)]
339          * stack[1] represents bytes [*(r10-16)..*(r10-9)]
340          * ...
341          * stack[allocated_stack/8 - 1] represents [*(r10-allocated_stack)..*(r10-allocated_stack+7)]
342          */
343         struct bpf_stack_state *stack;
344         /* Size of the current stack, in bytes. The stack state is tracked below, in
345          * `stack`. allocated_stack is always a multiple of BPF_REG_SIZE.
346          */
347         int allocated_stack;
348 };
349
350 #define MAX_CALL_FRAMES 8
351
352 /* instruction history flags, used in bpf_jmp_history_entry.flags field */
353 enum {
354         /* instruction references stack slot through PTR_TO_STACK register;
355          * we also store stack's frame number in lower 3 bits (MAX_CALL_FRAMES is 8)
356          * and accessed stack slot's index in next 6 bits (MAX_BPF_STACK is 512,
357          * 8 bytes per slot, so slot index (spi) is [0, 63])
358          */
359         INSN_F_FRAMENO_MASK = 0x7, /* 3 bits */
360
361         INSN_F_SPI_MASK = 0x3f, /* 6 bits */
362         INSN_F_SPI_SHIFT = 3, /* shifted 3 bits to the left */
363
364         INSN_F_STACK_ACCESS = BIT(9), /* we need 10 bits total */
365 };
366
367 static_assert(INSN_F_FRAMENO_MASK + 1 >= MAX_CALL_FRAMES);
368 static_assert(INSN_F_SPI_MASK + 1 >= MAX_BPF_STACK / 8);
369
370 struct bpf_jmp_history_entry {
371         u32 idx;
372         /* insn idx can't be bigger than 1 million */
373         u32 prev_idx : 22;
374         /* special flags, e.g., whether insn is doing register stack spill/load */
375         u32 flags : 10;
376         /* additional registers that need precision tracking when this
377          * jump is backtracked, vector of six 10-bit records
378          */
379         u64 linked_regs;
380 };
381
382 /* Maximum number of register states that can exist at once */
383 #define BPF_ID_MAP_SIZE ((MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE) * MAX_CALL_FRAMES)
384 struct bpf_verifier_state {
385         /* call stack tracking */
386         struct bpf_func_state *frame[MAX_CALL_FRAMES];
387         struct bpf_verifier_state *parent;
388         /*
389          * 'branches' field is the number of branches left to explore:
390          * 0 - all possible paths from this state reached bpf_exit or
391          * were safely pruned
392          * 1 - at least one path is being explored.
393          * This state hasn't reached bpf_exit
394          * 2 - at least two paths are being explored.
395          * This state is an immediate parent of two children.
396          * One is fallthrough branch with branches==1 and another
397          * state is pushed into stack (to be explored later) also with
398          * branches==1. The parent of this state has branches==1.
399          * The verifier state tree connected via 'parent' pointer looks like:
400          * 1
401          * 1
402          * 2 -> 1 (first 'if' pushed into stack)
403          * 1
404          * 2 -> 1 (second 'if' pushed into stack)
405          * 1
406          * 1
407          * 1 bpf_exit.
408          *
409          * Once do_check() reaches bpf_exit, it calls update_branch_counts()
410          * and the verifier state tree will look:
411          * 1
412          * 1
413          * 2 -> 1 (first 'if' pushed into stack)
414          * 1
415          * 1 -> 1 (second 'if' pushed into stack)
416          * 0
417          * 0
418          * 0 bpf_exit.
419          * After pop_stack() the do_check() will resume at second 'if'.
420          *
421          * If is_state_visited() sees a state with branches > 0 it means
422          * there is a loop. If such state is exactly equal to the current state
423          * it's an infinite loop. Note states_equal() checks for states
424          * equivalency, so two states being 'states_equal' does not mean
425          * infinite loop. The exact comparison is provided by
426          * states_maybe_looping() function. It's a stronger pre-check and
427          * much faster than states_equal().
428          *
429          * This algorithm may not find all possible infinite loops or
430          * loop iteration count may be too high.
431          * In such cases BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS limit kicks in.
432          */
433         u32 branches;
434         u32 insn_idx;
435         u32 curframe;
436
437         struct bpf_active_lock active_lock;
438         bool speculative;
439         bool active_rcu_lock;
440         u32 active_preempt_lock;
441         /* If this state was ever pointed-to by other state's loop_entry field
442          * this flag would be set to true. Used to avoid freeing such states
443          * while they are still in use.
444          */
445         bool used_as_loop_entry;
446         bool in_sleepable;
447
448         /* first and last insn idx of this verifier state */
449         u32 first_insn_idx;
450         u32 last_insn_idx;
451         /* If this state is a part of states loop this field points to some
452          * parent of this state such that:
453          * - it is also a member of the same states loop;
454          * - DFS states traversal starting from initial state visits loop_entry
455          *   state before this state.
456          * Used to compute topmost loop entry for state loops.
457          * State loops might appear because of open coded iterators logic.
458          * See get_loop_entry() for more information.
459          */
460         struct bpf_verifier_state *loop_entry;
461         /* jmp history recorded from first to last.
462          * backtracking is using it to go from last to first.
463          * For most states jmp_history_cnt is [0-3].
464          * For loops can go up to ~40.
465          */
466         struct bpf_jmp_history_entry *jmp_history;
467         u32 jmp_history_cnt;
468         u32 dfs_depth;
469         u32 callback_unroll_depth;
470         u32 may_goto_depth;
471 };
472
473 #define bpf_get_spilled_reg(slot, frame, mask)                          \
474         (((slot < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE) &&             \
475           ((1 << frame->stack[slot].slot_type[BPF_REG_SIZE - 1]) & (mask))) \
476          ? &frame->stack[slot].spilled_ptr : NULL)
477
478 /* Iterate over 'frame', setting 'reg' to either NULL or a spilled register. */
479 #define bpf_for_each_spilled_reg(iter, frame, reg, mask)                        \
480         for (iter = 0, reg = bpf_get_spilled_reg(iter, frame, mask);            \
481              iter < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE;              \
482              iter++, reg = bpf_get_spilled_reg(iter, frame, mask))
483
484 #define bpf_for_each_reg_in_vstate_mask(__vst, __state, __reg, __mask, __expr)   \
485         ({                                                               \
486                 struct bpf_verifier_state *___vstate = __vst;            \
487                 int ___i, ___j;                                          \
488                 for (___i = 0; ___i <= ___vstate->curframe; ___i++) {    \
489                         struct bpf_reg_state *___regs;                   \
490                         __state = ___vstate->frame[___i];                \
491                         ___regs = __state->regs;                         \
492                         for (___j = 0; ___j < MAX_BPF_REG; ___j++) {     \
493                                 __reg = &___regs[___j];                  \
494                                 (void)(__expr);                          \
495                         }                                                \
496                         bpf_for_each_spilled_reg(___j, __state, __reg, __mask) { \
497                                 if (!__reg)                              \
498                                         continue;                        \
499                                 (void)(__expr);                          \
500                         }                                                \
501                 }                                                        \
502         })
503
504 /* Invoke __expr over regsiters in __vst, setting __state and __reg */
505 #define bpf_for_each_reg_in_vstate(__vst, __state, __reg, __expr) \
506         bpf_for_each_reg_in_vstate_mask(__vst, __state, __reg, 1 << STACK_SPILL, __expr)
507
508 /* linked list of verifier states used to prune search */
509 struct bpf_verifier_state_list {
510         struct bpf_verifier_state state;
511         struct bpf_verifier_state_list *next;
512         int miss_cnt, hit_cnt;
513 };
514
515 struct bpf_loop_inline_state {
516         unsigned int initialized:1; /* set to true upon first entry */
517         unsigned int fit_for_inline:1; /* true if callback function is the same
518                                         * at each call and flags are always zero
519                                         */
520         u32 callback_subprogno; /* valid when fit_for_inline is true */
521 };
522
523 /* pointer and state for maps */
524 struct bpf_map_ptr_state {
525         struct bpf_map *map_ptr;
526         bool poison;
527         bool unpriv;
528 };
529
530 /* Possible states for alu_state member. */
531 #define BPF_ALU_SANITIZE_SRC            (1U << 0)
532 #define BPF_ALU_SANITIZE_DST            (1U << 1)
533 #define BPF_ALU_NEG_VALUE               (1U << 2)
534 #define BPF_ALU_NON_POINTER             (1U << 3)
535 #define BPF_ALU_IMMEDIATE               (1U << 4)
536 #define BPF_ALU_SANITIZE                (BPF_ALU_SANITIZE_SRC | \
537                                          BPF_ALU_SANITIZE_DST)
538
539 struct bpf_insn_aux_data {
540         union {
541                 enum bpf_reg_type ptr_type;     /* pointer type for load/store insns */
542                 struct bpf_map_ptr_state map_ptr_state;
543                 s32 call_imm;                   /* saved imm field of call insn */
544                 u32 alu_limit;                  /* limit for add/sub register with pointer */
545                 struct {
546                         u32 map_index;          /* index into used_maps[] */
547                         u32 map_off;            /* offset from value base address */
548                 };
549                 struct {
550                         enum bpf_reg_type reg_type;     /* type of pseudo_btf_id */
551                         union {
552                                 struct {
553                                         struct btf *btf;
554                                         u32 btf_id;     /* btf_id for struct typed var */
555                                 };
556                                 u32 mem_size;   /* mem_size for non-struct typed var */
557                         };
558                 } btf_var;
559                 /* if instruction is a call to bpf_loop this field tracks
560                  * the state of the relevant registers to make decision about inlining
561                  */
562                 struct bpf_loop_inline_state loop_inline_state;
563         };
564         union {
565                 /* remember the size of type passed to bpf_obj_new to rewrite R1 */
566                 u64 obj_new_size;
567                 /* remember the offset of node field within type to rewrite */
568                 u64 insert_off;
569         };
570         struct btf_struct_meta *kptr_struct_meta;
571         u64 map_key_state; /* constant (32 bit) key tracking for maps */
572         int ctx_field_size; /* the ctx field size for load insn, maybe 0 */
573         u32 seen; /* this insn was processed by the verifier at env->pass_cnt */
574         bool sanitize_stack_spill; /* subject to Spectre v4 sanitation */
575         bool zext_dst; /* this insn zero extends dst reg */
576         bool needs_zext; /* alu op needs to clear upper bits */
577         bool storage_get_func_atomic; /* bpf_*_storage_get() with atomic memory alloc */
578         bool is_iter_next; /* bpf_iter_<type>_next() kfunc call */
579         bool call_with_percpu_alloc_ptr; /* {this,per}_cpu_ptr() with prog percpu alloc */
580         u8 alu_state; /* used in combination with alu_limit */
581         /* true if STX or LDX instruction is a part of a spill/fill
582          * pattern for a bpf_fastcall call.
583          */
584         u8 fastcall_pattern:1;
585         /* for CALL instructions, a number of spill/fill pairs in the
586          * bpf_fastcall pattern.
587          */
588         u8 fastcall_spills_num:3;
589
590         /* below fields are initialized once */
591         unsigned int orig_idx; /* original instruction index */
592         bool jmp_point;
593         bool prune_point;
594         /* ensure we check state equivalence and save state checkpoint and
595          * this instruction, regardless of any heuristics
596          */
597         bool force_checkpoint;
598         /* true if instruction is a call to a helper function that
599          * accepts callback function as a parameter.
600          */
601         bool calls_callback;
602 };
603
604 #define MAX_USED_MAPS 64 /* max number of maps accessed by one eBPF program */
605 #define MAX_USED_BTFS 64 /* max number of BTFs accessed by one BPF program */
606
607 #define BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE       1024
608
609 struct bpf_verifier_log {
610         /* Logical start and end positions of a "log window" of the verifier log.
611          * start_pos == 0 means we haven't truncated anything.
612          * Once truncation starts to happen, start_pos + len_total == end_pos,
613          * except during log reset situations, in which (end_pos - start_pos)
614          * might get smaller than len_total (see bpf_vlog_reset()).
615          * Generally, (end_pos - start_pos) gives number of useful data in
616          * user log buffer.
617          */
618         u64 start_pos;
619         u64 end_pos;
620         char __user *ubuf;
621         u32 level;
622         u32 len_total;
623         u32 len_max;
624         char kbuf[BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE];
625 };
626
627 #define BPF_LOG_LEVEL1  1
628 #define BPF_LOG_LEVEL2  2
629 #define BPF_LOG_STATS   4
630 #define BPF_LOG_FIXED   8
631 #define BPF_LOG_LEVEL   (BPF_LOG_LEVEL1 | BPF_LOG_LEVEL2)
632 #define BPF_LOG_MASK    (BPF_LOG_LEVEL | BPF_LOG_STATS | BPF_LOG_FIXED)
633 #define BPF_LOG_KERNEL  (BPF_LOG_MASK + 1) /* kernel internal flag */
634 #define BPF_LOG_MIN_ALIGNMENT 8U
635 #define BPF_LOG_ALIGNMENT 40U
636
637 static inline bool bpf_verifier_log_needed(const struct bpf_verifier_log *log)
638 {
639         return log && log->level;
640 }
641
642 #define BPF_MAX_SUBPROGS 256
643
644 struct bpf_subprog_arg_info {
645         enum bpf_arg_type arg_type;
646         union {
647                 u32 mem_size;
648                 u32 btf_id;
649         };
650 };
651
652 struct bpf_subprog_info {
653         /* 'start' has to be the first field otherwise find_subprog() won't work */
654         u32 start; /* insn idx of function entry point */
655         u32 linfo_idx; /* The idx to the main_prog->aux->linfo */
656         u16 stack_depth; /* max. stack depth used by this function */
657         u16 stack_extra;
658         /* offsets in range [stack_depth .. fastcall_stack_off)
659          * are used for bpf_fastcall spills and fills.
660          */
661         s16 fastcall_stack_off;
662         bool has_tail_call: 1;
663         bool tail_call_reachable: 1;
664         bool has_ld_abs: 1;
665         bool is_cb: 1;
666         bool is_async_cb: 1;
667         bool is_exception_cb: 1;
668         bool args_cached: 1;
669         /* true if bpf_fastcall stack region is used by functions that can't be inlined */
670         bool keep_fastcall_stack: 1;
671
672         u8 arg_cnt;
673         struct bpf_subprog_arg_info args[MAX_BPF_FUNC_REG_ARGS];
674 };
675
676 struct bpf_verifier_env;
677
678 struct backtrack_state {
679         struct bpf_verifier_env *env;
680         u32 frame;
681         u32 reg_masks[MAX_CALL_FRAMES];
682         u64 stack_masks[MAX_CALL_FRAMES];
683 };
684
685 struct bpf_id_pair {
686         u32 old;
687         u32 cur;
688 };
689
690 struct bpf_idmap {
691         u32 tmp_id_gen;
692         struct bpf_id_pair map[BPF_ID_MAP_SIZE];
693 };
694
695 struct bpf_idset {
696         u32 count;
697         u32 ids[BPF_ID_MAP_SIZE];
698 };
699
700 /* single container for all structs
701  * one verifier_env per bpf_check() call
702  */
703 struct bpf_verifier_env {
704         u32 insn_idx;
705         u32 prev_insn_idx;
706         struct bpf_prog *prog;          /* eBPF program being verified */
707         const struct bpf_verifier_ops *ops;
708         struct module *attach_btf_mod;  /* The owner module of prog->aux->attach_btf */
709         struct bpf_verifier_stack_elem *head; /* stack of verifier states to be processed */
710         int stack_size;                 /* number of states to be processed */
711         bool strict_alignment;          /* perform strict pointer alignment checks */
712         bool test_state_freq;           /* test verifier with different pruning frequency */
713         bool test_reg_invariants;       /* fail verification on register invariants violations */
714         struct bpf_verifier_state *cur_state; /* current verifier state */
715         struct bpf_verifier_state_list **explored_states; /* search pruning optimization */
716         struct bpf_verifier_state_list *free_list;
717         struct bpf_map *used_maps[MAX_USED_MAPS]; /* array of map's used by eBPF program */
718         struct btf_mod_pair used_btfs[MAX_USED_BTFS]; /* array of BTF's used by BPF program */
719         u32 used_map_cnt;               /* number of used maps */
720         u32 used_btf_cnt;               /* number of used BTF objects */
721         u32 id_gen;                     /* used to generate unique reg IDs */
722         u32 hidden_subprog_cnt;         /* number of hidden subprogs */
723         int exception_callback_subprog;
724         bool explore_alu_limits;
725         bool allow_ptr_leaks;
726         /* Allow access to uninitialized stack memory. Writes with fixed offset are
727          * always allowed, so this refers to reads (with fixed or variable offset),
728          * to writes with variable offset and to indirect (helper) accesses.
729          */
730         bool allow_uninit_stack;
731         bool bpf_capable;
732         bool bypass_spec_v1;
733         bool bypass_spec_v4;
734         bool seen_direct_write;
735         bool seen_exception;
736         struct bpf_insn_aux_data *insn_aux_data; /* array of per-insn state */
737         const struct bpf_line_info *prev_linfo;
738         struct bpf_verifier_log log;
739         struct bpf_subprog_info subprog_info[BPF_MAX_SUBPROGS + 2]; /* max + 2 for the fake and exception subprogs */
740         union {
741                 struct bpf_idmap idmap_scratch;
742                 struct bpf_idset idset_scratch;
743         };
744         struct {
745                 int *insn_state;
746                 int *insn_stack;
747                 int cur_stack;
748         } cfg;
749         struct backtrack_state bt;
750         struct bpf_jmp_history_entry *cur_hist_ent;
751         u32 pass_cnt; /* number of times do_check() was called */
752         u32 subprog_cnt;
753         /* number of instructions analyzed by the verifier */
754         u32 prev_insn_processed, insn_processed;
755         /* number of jmps, calls, exits analyzed so far */
756         u32 prev_jmps_processed, jmps_processed;
757         /* total verification time */
758         u64 verification_time;
759         /* maximum number of verifier states kept in 'branching' instructions */
760         u32 max_states_per_insn;
761         /* total number of allocated verifier states */
762         u32 total_states;
763         /* some states are freed during program analysis.
764          * this is peak number of states. this number dominates kernel
765          * memory consumption during verification
766          */
767         u32 peak_states;
768         /* longest register parentage chain walked for liveness marking */
769         u32 longest_mark_read_walk;
770         bpfptr_t fd_array;
771
772         /* bit mask to keep track of whether a register has been accessed
773          * since the last time the function state was printed
774          */
775         u32 scratched_regs;
776         /* Same as scratched_regs but for stack slots */
777         u64 scratched_stack_slots;
778         u64 prev_log_pos, prev_insn_print_pos;
779         /* buffer used to temporary hold constants as scalar registers */
780         struct bpf_reg_state fake_reg[2];
781         /* buffer used to generate temporary string representations,
782          * e.g., in reg_type_str() to generate reg_type string
783          */
784         char tmp_str_buf[TMP_STR_BUF_LEN];
785         struct bpf_insn insn_buf[INSN_BUF_SIZE];
786         struct bpf_insn epilogue_buf[INSN_BUF_SIZE];
787 };
788
789 static inline struct bpf_func_info_aux *subprog_aux(struct bpf_verifier_env *env, int subprog)
790 {
791         return &env->prog->aux->func_info_aux[subprog];
792 }
793
794 static inline struct bpf_subprog_info *subprog_info(struct bpf_verifier_env *env, int subprog)
795 {
796         return &env->subprog_info[subprog];
797 }
798
799 __printf(2, 0) void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log,
800                                       const char *fmt, va_list args);
801 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
802                                            const char *fmt, ...);
803 __printf(2, 3) void bpf_log(struct bpf_verifier_log *log,
804                             const char *fmt, ...);
805 int bpf_vlog_init(struct bpf_verifier_log *log, u32 log_level,
806                   char __user *log_buf, u32 log_size);
807 void bpf_vlog_reset(struct bpf_verifier_log *log, u64 new_pos);
808 int bpf_vlog_finalize(struct bpf_verifier_log *log, u32 *log_size_actual);
809
810 __printf(3, 4) void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
811                                   u32 insn_off,
812                                   const char *prefix_fmt, ...);
813
814 static inline struct bpf_func_state *cur_func(struct bpf_verifier_env *env)
815 {
816         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
817
818         return cur->frame[cur->curframe];
819 }
820
821 static inline struct bpf_reg_state *cur_regs(struct bpf_verifier_env *env)
822 {
823         return cur_func(env)->regs;
824 }
825
826 int bpf_prog_offload_verifier_prep(struct bpf_prog *prog);
827 int bpf_prog_offload_verify_insn(struct bpf_verifier_env *env,
828                                  int insn_idx, int prev_insn_idx);
829 int bpf_prog_offload_finalize(struct bpf_verifier_env *env);
830 void
831 bpf_prog_offload_replace_insn(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
832                               struct bpf_insn *insn);
833 void
834 bpf_prog_offload_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt);
835
836 /* this lives here instead of in bpf.h because it needs to dereference tgt_prog */
837 static inline u64 bpf_trampoline_compute_key(const struct bpf_prog *tgt_prog,
838                                              struct btf *btf, u32 btf_id)
839 {
840         if (tgt_prog)
841                 return ((u64)tgt_prog->aux->id << 32) | btf_id;
842         else
843                 return ((u64)btf_obj_id(btf) << 32) | 0x80000000 | btf_id;
844 }
845
846 /* unpack the IDs from the key as constructed above */
847 static inline void bpf_trampoline_unpack_key(u64 key, u32 *obj_id, u32 *btf_id)
848 {
849         if (obj_id)
850                 *obj_id = key >> 32;
851         if (btf_id)
852                 *btf_id = key & 0x7FFFFFFF;
853 }
854
855 int bpf_check_attach_target(struct bpf_verifier_log *log,
856                             const struct bpf_prog *prog,
857                             const struct bpf_prog *tgt_prog,
858                             u32 btf_id,
859                             struct bpf_attach_target_info *tgt_info);
860 void bpf_free_kfunc_btf_tab(struct bpf_kfunc_btf_tab *tab);
861
862 int mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno);
863
864 #define BPF_BASE_TYPE_MASK      GENMASK(BPF_BASE_TYPE_BITS - 1, 0)
865
866 /* extract base type from bpf_{arg, return, reg}_type. */
867 static inline u32 base_type(u32 type)
868 {
869         return type & BPF_BASE_TYPE_MASK;
870 }
871
872 /* extract flags from an extended type. See bpf_type_flag in bpf.h. */
873 static inline u32 type_flag(u32 type)
874 {
875         return type & ~BPF_BASE_TYPE_MASK;
876 }
877
878 /* only use after check_attach_btf_id() */
879 static inline enum bpf_prog_type resolve_prog_type(const struct bpf_prog *prog)
880 {
881         return (prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT && prog->aux->saved_dst_prog_type) ?
882                 prog->aux->saved_dst_prog_type : prog->type;
883 }
884
885 static inline bool bpf_prog_check_recur(const struct bpf_prog *prog)
886 {
887         switch (resolve_prog_type(prog)) {
888         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
889                 return prog->expected_attach_type != BPF_TRACE_ITER;
890         case BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS:
891         case BPF_PROG_TYPE_LSM:
892                 return false;
893         default:
894                 return true;
895         }
896 }
897
898 #define BPF_REG_TRUSTED_MODIFIERS (MEM_ALLOC | PTR_TRUSTED | NON_OWN_REF)
899
900 static inline bool bpf_type_has_unsafe_modifiers(u32 type)
901 {
902         return type_flag(type) & ~BPF_REG_TRUSTED_MODIFIERS;
903 }
904
905 static inline bool type_is_ptr_alloc_obj(u32 type)
906 {
907         return base_type(type) == PTR_TO_BTF_ID && type_flag(type) & MEM_ALLOC;
908 }
909
910 static inline bool type_is_non_owning_ref(u32 type)
911 {
912         return type_is_ptr_alloc_obj(type) && type_flag(type) & NON_OWN_REF;
913 }
914
915 static inline bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
916 {
917         type = base_type(type);
918         return type == PTR_TO_PACKET ||
919                type == PTR_TO_PACKET_META;
920 }
921
922 static inline bool type_is_sk_pointer(enum bpf_reg_type type)
923 {
924         return type == PTR_TO_SOCKET ||
925                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON ||
926                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
927                 type == PTR_TO_XDP_SOCK;
928 }
929
930 static inline bool type_may_be_null(u32 type)
931 {
932         return type & PTR_MAYBE_NULL;
933 }
934
935 static inline void mark_reg_scratched(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno)
936 {
937         env->scratched_regs |= 1U << regno;
938 }
939
940 static inline void mark_stack_slot_scratched(struct bpf_verifier_env *env, u32 spi)
941 {
942         env->scratched_stack_slots |= 1ULL << spi;
943 }
944
945 static inline bool reg_scratched(const struct bpf_verifier_env *env, u32 regno)
946 {
947         return (env->scratched_regs >> regno) & 1;
948 }
949
950 static inline bool stack_slot_scratched(const struct bpf_verifier_env *env, u64 regno)
951 {
952         return (env->scratched_stack_slots >> regno) & 1;
953 }
954
955 static inline bool verifier_state_scratched(const struct bpf_verifier_env *env)
956 {
957         return env->scratched_regs || env->scratched_stack_slots;
958 }
959
960 static inline void mark_verifier_state_clean(struct bpf_verifier_env *env)
961 {
962         env->scratched_regs = 0U;
963         env->scratched_stack_slots = 0ULL;
964 }
965
966 /* Used for printing the entire verifier state. */
967 static inline void mark_verifier_state_scratched(struct bpf_verifier_env *env)
968 {
969         env->scratched_regs = ~0U;
970         env->scratched_stack_slots = ~0ULL;
971 }
972
973 static inline bool bpf_stack_narrow_access_ok(int off, int fill_size, int spill_size)
974 {
975 #ifdef __BIG_ENDIAN
976         off -= spill_size - fill_size;
977 #endif
978
979         return !(off % BPF_REG_SIZE);
980 }
981
982 const char *reg_type_str(struct bpf_verifier_env *env, enum bpf_reg_type type);
983 const char *dynptr_type_str(enum bpf_dynptr_type type);
984 const char *iter_type_str(const struct btf *btf, u32 btf_id);
985 const char *iter_state_str(enum bpf_iter_state state);
986
987 void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
988                           const struct bpf_func_state *state, bool print_all);
989 void print_insn_state(struct bpf_verifier_env *env, const struct bpf_func_state *state);
990
991 #endif /* _LINUX_BPF_VERIFIER_H */