Merge tag 'perf-core-for-mingo-5.5-20191203' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux...
[linux-2.6-block.git] / kernel / bpf / verifier.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
3  * Copyright (c) 2016 Facebook
4  * Copyright (c) 2018 Covalent IO, Inc. http://covalent.io
5  */
6 #include <uapi/linux/btf.h>
7 #include <linux/kernel.h>
8 #include <linux/types.h>
9 #include <linux/slab.h>
10 #include <linux/bpf.h>
11 #include <linux/btf.h>
12 #include <linux/bpf_verifier.h>
13 #include <linux/filter.h>
14 #include <net/netlink.h>
15 #include <linux/file.h>
16 #include <linux/vmalloc.h>
17 #include <linux/stringify.h>
18 #include <linux/bsearch.h>
19 #include <linux/sort.h>
20 #include <linux/perf_event.h>
21 #include <linux/ctype.h>
22
23 #include "disasm.h"
24
25 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
26 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name, prog_ctx_type, kern_ctx_type) \
27         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
28 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
29 #include <linux/bpf_types.h>
30 #undef BPF_PROG_TYPE
31 #undef BPF_MAP_TYPE
32 };
33
34 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
35  * instruction by instruction and updates register/stack state.
36  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
37  *
38  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
39  * It rejects the following programs:
40  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
41  * - if loop is present (detected via back-edge)
42  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
43  * - out of bounds or malformed jumps
44  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
45  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
46  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
47  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
48  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
49  *
50  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
51  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
52  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
53  * copied to R1.
54  *
55  * All registers are 64-bit.
56  * R0 - return register
57  * R1-R5 argument passing registers
58  * R6-R9 callee saved registers
59  * R10 - frame pointer read-only
60  *
61  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
62  * and has type PTR_TO_CTX.
63  *
64  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
65  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
66  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
67  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
68  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
69  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
70  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
71  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
72  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
73  *
74  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
75  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
76  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
77  *
78  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
79  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
80  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
81  *
82  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
83  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
84  *
85  * registers used to pass values to function calls are checked against
86  * function argument constraints.
87  *
88  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
89  * It means that the register type passed to this function must be
90  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
91  * 'pointer to map element key'
92  *
93  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
94  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
95  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
96  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
97  *
98  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
99  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
100  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
101  * the helper function as a pointer to map element key.
102  *
103  * On the kernel side the helper function looks like:
104  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
105  * {
106  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
107  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
108  *    void *value;
109  *
110  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
111  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
112  *    the stack of eBPF program.
113  * }
114  *
115  * Corresponding eBPF program may look like:
116  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
117  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
118  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
119  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
120  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
121  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
122  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
123  *
124  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
125  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
126  * and were initialized prior to this call.
127  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
128  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
129  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
130  * returns ether pointer to map value or NULL.
131  *
132  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
133  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
134  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
135  * branch. See check_cond_jmp_op().
136  *
137  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
138  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
139  *
140  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
141  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
142  * the BPF program:
143  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
144  *
145  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
146  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
147  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
148  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
149  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
150  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
151  *
152  * For each helper function that allocates a reference, such as
153  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
154  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
155  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
156  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
157  */
158
159 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
160 struct bpf_verifier_stack_elem {
161         /* verifer state is 'st'
162          * before processing instruction 'insn_idx'
163          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
164          */
165         struct bpf_verifier_state st;
166         int insn_idx;
167         int prev_insn_idx;
168         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
169 };
170
171 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ    8192
172 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES     64
173
174 #define BPF_MAP_KEY_POISON      (1ULL << 63)
175 #define BPF_MAP_KEY_SEEN        (1ULL << 62)
176
177 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
178 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
179                                           POISON_POINTER_DELTA))
180 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
181
182 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
183 {
184         return BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
185 }
186
187 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
188 {
189         return aux->map_ptr_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
190 }
191
192 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
193                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
194 {
195         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
196         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
197         aux->map_ptr_state = (unsigned long)map |
198                              (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
199 }
200
201 static bool bpf_map_key_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
202 {
203         return aux->map_key_state & BPF_MAP_KEY_POISON;
204 }
205
206 static bool bpf_map_key_unseen(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
207 {
208         return !(aux->map_key_state & BPF_MAP_KEY_SEEN);
209 }
210
211 static u64 bpf_map_key_immediate(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
212 {
213         return aux->map_key_state & ~(BPF_MAP_KEY_SEEN | BPF_MAP_KEY_POISON);
214 }
215
216 static void bpf_map_key_store(struct bpf_insn_aux_data *aux, u64 state)
217 {
218         bool poisoned = bpf_map_key_poisoned(aux);
219
220         aux->map_key_state = state | BPF_MAP_KEY_SEEN |
221                              (poisoned ? BPF_MAP_KEY_POISON : 0ULL);
222 }
223
224 struct bpf_call_arg_meta {
225         struct bpf_map *map_ptr;
226         bool raw_mode;
227         bool pkt_access;
228         int regno;
229         int access_size;
230         s64 msize_smax_value;
231         u64 msize_umax_value;
232         int ref_obj_id;
233         int func_id;
234         u32 btf_id;
235 };
236
237 struct btf *btf_vmlinux;
238
239 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
240
241 static const struct bpf_line_info *
242 find_linfo(const struct bpf_verifier_env *env, u32 insn_off)
243 {
244         const struct bpf_line_info *linfo;
245         const struct bpf_prog *prog;
246         u32 i, nr_linfo;
247
248         prog = env->prog;
249         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
250
251         if (!nr_linfo || insn_off >= prog->len)
252                 return NULL;
253
254         linfo = prog->aux->linfo;
255         for (i = 1; i < nr_linfo; i++)
256                 if (insn_off < linfo[i].insn_off)
257                         break;
258
259         return &linfo[i - 1];
260 }
261
262 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
263                        va_list args)
264 {
265         unsigned int n;
266
267         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
268
269         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
270                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
271
272         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
273         log->kbuf[n] = '\0';
274
275         if (log->level == BPF_LOG_KERNEL) {
276                 pr_err("BPF:%s\n", log->kbuf);
277                 return;
278         }
279         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
280                 log->len_used += n;
281         else
282                 log->ubuf = NULL;
283 }
284
285 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
286  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
287  * so the user can figure out what's wrong with the program
288  */
289 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
290                                            const char *fmt, ...)
291 {
292         va_list args;
293
294         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
295                 return;
296
297         va_start(args, fmt);
298         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
299         va_end(args);
300 }
301 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
302
303 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
304 {
305         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
306         va_list args;
307
308         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
309                 return;
310
311         va_start(args, fmt);
312         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
313         va_end(args);
314 }
315
316 __printf(2, 3) void bpf_log(struct bpf_verifier_log *log,
317                             const char *fmt, ...)
318 {
319         va_list args;
320
321         if (!bpf_verifier_log_needed(log))
322                 return;
323
324         va_start(args, fmt);
325         bpf_verifier_vlog(log, fmt, args);
326         va_end(args);
327 }
328
329 static const char *ltrim(const char *s)
330 {
331         while (isspace(*s))
332                 s++;
333
334         return s;
335 }
336
337 __printf(3, 4) static void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
338                                          u32 insn_off,
339                                          const char *prefix_fmt, ...)
340 {
341         const struct bpf_line_info *linfo;
342
343         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
344                 return;
345
346         linfo = find_linfo(env, insn_off);
347         if (!linfo || linfo == env->prev_linfo)
348                 return;
349
350         if (prefix_fmt) {
351                 va_list args;
352
353                 va_start(args, prefix_fmt);
354                 bpf_verifier_vlog(&env->log, prefix_fmt, args);
355                 va_end(args);
356         }
357
358         verbose(env, "%s\n",
359                 ltrim(btf_name_by_offset(env->prog->aux->btf,
360                                          linfo->line_off)));
361
362         env->prev_linfo = linfo;
363 }
364
365 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
366 {
367         return type == PTR_TO_PACKET ||
368                type == PTR_TO_PACKET_META;
369 }
370
371 static bool type_is_sk_pointer(enum bpf_reg_type type)
372 {
373         return type == PTR_TO_SOCKET ||
374                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON ||
375                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
376                 type == PTR_TO_XDP_SOCK;
377 }
378
379 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
380 {
381         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
382                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
383                type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL ||
384                type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
385 }
386
387 static bool reg_may_point_to_spin_lock(const struct bpf_reg_state *reg)
388 {
389         return reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
390                 map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr);
391 }
392
393 static bool reg_type_may_be_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
394 {
395         return type == PTR_TO_SOCKET ||
396                 type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
397                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
398                 type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
399 }
400
401 static bool arg_type_may_be_refcounted(enum bpf_arg_type type)
402 {
403         return type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON;
404 }
405
406 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
407  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
408  * released by release_reference().
409  */
410 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
411 {
412         return func_id == BPF_FUNC_sk_release;
413 }
414
415 static bool is_acquire_function(enum bpf_func_id func_id)
416 {
417         return func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
418                 func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
419                 func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp;
420 }
421
422 static bool is_ptr_cast_function(enum bpf_func_id func_id)
423 {
424         return func_id == BPF_FUNC_tcp_sock ||
425                 func_id == BPF_FUNC_sk_fullsock;
426 }
427
428 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
429 static const char * const reg_type_str[] = {
430         [NOT_INIT]              = "?",
431         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
432         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
433         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
434         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
435         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
436         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
437         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
438         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
439         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
440         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
441         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
442         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
443         [PTR_TO_SOCK_COMMON]    = "sock_common",
444         [PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL] = "sock_common_or_null",
445         [PTR_TO_TCP_SOCK]       = "tcp_sock",
446         [PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL] = "tcp_sock_or_null",
447         [PTR_TO_TP_BUFFER]      = "tp_buffer",
448         [PTR_TO_XDP_SOCK]       = "xdp_sock",
449         [PTR_TO_BTF_ID]         = "ptr_",
450 };
451
452 static char slot_type_char[] = {
453         [STACK_INVALID] = '?',
454         [STACK_SPILL]   = 'r',
455         [STACK_MISC]    = 'm',
456         [STACK_ZERO]    = '0',
457 };
458
459 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
460                            enum bpf_reg_liveness live)
461 {
462         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN | REG_LIVE_DONE))
463             verbose(env, "_");
464         if (live & REG_LIVE_READ)
465                 verbose(env, "r");
466         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
467                 verbose(env, "w");
468         if (live & REG_LIVE_DONE)
469                 verbose(env, "D");
470 }
471
472 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
473                                    const struct bpf_reg_state *reg)
474 {
475         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
476
477         return cur->frame[reg->frameno];
478 }
479
480 const char *kernel_type_name(u32 id)
481 {
482         return btf_name_by_offset(btf_vmlinux,
483                                   btf_type_by_id(btf_vmlinux, id)->name_off);
484 }
485
486 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
487                                  const struct bpf_func_state *state)
488 {
489         const struct bpf_reg_state *reg;
490         enum bpf_reg_type t;
491         int i;
492
493         if (state->frameno)
494                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
495         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
496                 reg = &state->regs[i];
497                 t = reg->type;
498                 if (t == NOT_INIT)
499                         continue;
500                 verbose(env, " R%d", i);
501                 print_liveness(env, reg->live);
502                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
503                 if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
504                         verbose(env, "P");
505                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
506                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
507                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
508                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
509                 } else {
510                         if (t == PTR_TO_BTF_ID)
511                                 verbose(env, "%s", kernel_type_name(reg->btf_id));
512                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
513                         if (reg_type_may_be_refcounted_or_null(t))
514                                 verbose(env, ",ref_obj_id=%d", reg->ref_obj_id);
515                         if (t != SCALAR_VALUE)
516                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
517                         if (type_is_pkt_pointer(t))
518                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
519                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
520                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
521                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
522                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
523                                         reg->map_ptr->key_size,
524                                         reg->map_ptr->value_size);
525                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
526                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
527                                  * could be a pointer whose offset is too big
528                                  * for reg->off
529                                  */
530                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
531                         } else {
532                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
533                                     reg->smin_value != S64_MIN)
534                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
535                                                 (long long)reg->smin_value);
536                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
537                                     reg->smax_value != S64_MAX)
538                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
539                                                 (long long)reg->smax_value);
540                                 if (reg->umin_value != 0)
541                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
542                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
543                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
544                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
545                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
546                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
547                                         char tn_buf[48];
548
549                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
550                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
551                                 }
552                         }
553                         verbose(env, ")");
554                 }
555         }
556         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
557                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
558                 bool valid = false;
559                 int j;
560
561                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
562                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
563                                 valid = true;
564                         types_buf[j] = slot_type_char[
565                                         state->stack[i].slot_type[j]];
566                 }
567                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
568                 if (!valid)
569                         continue;
570                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
571                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
572                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL) {
573                         reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
574                         t = reg->type;
575                         verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
576                         if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
577                                 verbose(env, "P");
578                         if (t == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off))
579                                 verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
580                 } else {
581                         verbose(env, "=%s", types_buf);
582                 }
583         }
584         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
585                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
586                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
587                         if (state->refs[i].id)
588                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
589         }
590         verbose(env, "\n");
591 }
592
593 #define COPY_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                         \
594 static int copy_##NAME##_state(struct bpf_func_state *dst,              \
595                                const struct bpf_func_state *src)        \
596 {                                                                       \
597         if (!src->FIELD)                                                \
598                 return 0;                                               \
599         if (WARN_ON_ONCE(dst->COUNT < src->COUNT)) {                    \
600                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */ \
601                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));                           \
602                 return -EFAULT;                                         \
603         }                                                               \
604         memcpy(dst->FIELD, src->FIELD,                                  \
605                sizeof(*src->FIELD) * (src->COUNT / SIZE));              \
606         return 0;                                                       \
607 }
608 /* copy_reference_state() */
609 COPY_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
610 /* copy_stack_state() */
611 COPY_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
612 #undef COPY_STATE_FN
613
614 #define REALLOC_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                      \
615 static int realloc_##NAME##_state(struct bpf_func_state *state, int size, \
616                                   bool copy_old)                        \
617 {                                                                       \
618         u32 old_size = state->COUNT;                                    \
619         struct bpf_##NAME##_state *new_##FIELD;                         \
620         int slot = size / SIZE;                                         \
621                                                                         \
622         if (size <= old_size || !size) {                                \
623                 if (copy_old)                                           \
624                         return 0;                                       \
625                 state->COUNT = slot * SIZE;                             \
626                 if (!size && old_size) {                                \
627                         kfree(state->FIELD);                            \
628                         state->FIELD = NULL;                            \
629                 }                                                       \
630                 return 0;                                               \
631         }                                                               \
632         new_##FIELD = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_##NAME##_state), \
633                                     GFP_KERNEL);                        \
634         if (!new_##FIELD)                                               \
635                 return -ENOMEM;                                         \
636         if (copy_old) {                                                 \
637                 if (state->FIELD)                                       \
638                         memcpy(new_##FIELD, state->FIELD,               \
639                                sizeof(*new_##FIELD) * (old_size / SIZE)); \
640                 memset(new_##FIELD + old_size / SIZE, 0,                \
641                        sizeof(*new_##FIELD) * (size - old_size) / SIZE); \
642         }                                                               \
643         state->COUNT = slot * SIZE;                                     \
644         kfree(state->FIELD);                                            \
645         state->FIELD = new_##FIELD;                                     \
646         return 0;                                                       \
647 }
648 /* realloc_reference_state() */
649 REALLOC_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
650 /* realloc_stack_state() */
651 REALLOC_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
652 #undef REALLOC_STATE_FN
653
654 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
655  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
656  * the program calls into realloc_func_state() to grow the stack size.
657  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
658  * which realloc_stack_state() copies over. It points to previous
659  * bpf_verifier_state which is never reallocated.
660  */
661 static int realloc_func_state(struct bpf_func_state *state, int stack_size,
662                               int refs_size, bool copy_old)
663 {
664         int err = realloc_reference_state(state, refs_size, copy_old);
665         if (err)
666                 return err;
667         return realloc_stack_state(state, stack_size, copy_old);
668 }
669
670 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
671  * this new pointer reference.
672  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
673  * On failure, returns a negative errno.
674  */
675 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
676 {
677         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
678         int new_ofs = state->acquired_refs;
679         int id, err;
680
681         err = realloc_reference_state(state, state->acquired_refs + 1, true);
682         if (err)
683                 return err;
684         id = ++env->id_gen;
685         state->refs[new_ofs].id = id;
686         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
687
688         return id;
689 }
690
691 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
692 static int release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
693 {
694         int i, last_idx;
695
696         last_idx = state->acquired_refs - 1;
697         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
698                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
699                         if (last_idx && i != last_idx)
700                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
701                                        sizeof(*state->refs));
702                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
703                         state->acquired_refs--;
704                         return 0;
705                 }
706         }
707         return -EINVAL;
708 }
709
710 static int transfer_reference_state(struct bpf_func_state *dst,
711                                     struct bpf_func_state *src)
712 {
713         int err = realloc_reference_state(dst, src->acquired_refs, false);
714         if (err)
715                 return err;
716         err = copy_reference_state(dst, src);
717         if (err)
718                 return err;
719         return 0;
720 }
721
722 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
723 {
724         if (!state)
725                 return;
726         kfree(state->refs);
727         kfree(state->stack);
728         kfree(state);
729 }
730
731 static void clear_jmp_history(struct bpf_verifier_state *state)
732 {
733         kfree(state->jmp_history);
734         state->jmp_history = NULL;
735         state->jmp_history_cnt = 0;
736 }
737
738 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
739                                 bool free_self)
740 {
741         int i;
742
743         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
744                 free_func_state(state->frame[i]);
745                 state->frame[i] = NULL;
746         }
747         clear_jmp_history(state);
748         if (free_self)
749                 kfree(state);
750 }
751
752 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
753  * when necessary to accommodate larger src stack
754  */
755 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
756                            const struct bpf_func_state *src)
757 {
758         int err;
759
760         err = realloc_func_state(dst, src->allocated_stack, src->acquired_refs,
761                                  false);
762         if (err)
763                 return err;
764         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
765         err = copy_reference_state(dst, src);
766         if (err)
767                 return err;
768         return copy_stack_state(dst, src);
769 }
770
771 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
772                                const struct bpf_verifier_state *src)
773 {
774         struct bpf_func_state *dst;
775         u32 jmp_sz = sizeof(struct bpf_idx_pair) * src->jmp_history_cnt;
776         int i, err;
777
778         if (dst_state->jmp_history_cnt < src->jmp_history_cnt) {
779                 kfree(dst_state->jmp_history);
780                 dst_state->jmp_history = kmalloc(jmp_sz, GFP_USER);
781                 if (!dst_state->jmp_history)
782                         return -ENOMEM;
783         }
784         memcpy(dst_state->jmp_history, src->jmp_history, jmp_sz);
785         dst_state->jmp_history_cnt = src->jmp_history_cnt;
786
787         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
788         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
789                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
790                 dst_state->frame[i] = NULL;
791         }
792         dst_state->speculative = src->speculative;
793         dst_state->curframe = src->curframe;
794         dst_state->active_spin_lock = src->active_spin_lock;
795         dst_state->branches = src->branches;
796         dst_state->parent = src->parent;
797         dst_state->first_insn_idx = src->first_insn_idx;
798         dst_state->last_insn_idx = src->last_insn_idx;
799         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
800                 dst = dst_state->frame[i];
801                 if (!dst) {
802                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
803                         if (!dst)
804                                 return -ENOMEM;
805                         dst_state->frame[i] = dst;
806                 }
807                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
808                 if (err)
809                         return err;
810         }
811         return 0;
812 }
813
814 static void update_branch_counts(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_verifier_state *st)
815 {
816         while (st) {
817                 u32 br = --st->branches;
818
819                 /* WARN_ON(br > 1) technically makes sense here,
820                  * but see comment in push_stack(), hence:
821                  */
822                 WARN_ONCE((int)br < 0,
823                           "BUG update_branch_counts:branches_to_explore=%d\n",
824                           br);
825                 if (br)
826                         break;
827                 st = st->parent;
828         }
829 }
830
831 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
832                      int *insn_idx)
833 {
834         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
835         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
836         int err;
837
838         if (env->head == NULL)
839                 return -ENOENT;
840
841         if (cur) {
842                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
843                 if (err)
844                         return err;
845         }
846         if (insn_idx)
847                 *insn_idx = head->insn_idx;
848         if (prev_insn_idx)
849                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
850         elem = head->next;
851         free_verifier_state(&head->st, false);
852         kfree(head);
853         env->head = elem;
854         env->stack_size--;
855         return 0;
856 }
857
858 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
859                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
860                                              bool speculative)
861 {
862         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
863         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
864         int err;
865
866         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
867         if (!elem)
868                 goto err;
869
870         elem->insn_idx = insn_idx;
871         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
872         elem->next = env->head;
873         env->head = elem;
874         env->stack_size++;
875         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
876         if (err)
877                 goto err;
878         elem->st.speculative |= speculative;
879         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ) {
880                 verbose(env, "The sequence of %d jumps is too complex.\n",
881                         env->stack_size);
882                 goto err;
883         }
884         if (elem->st.parent) {
885                 ++elem->st.parent->branches;
886                 /* WARN_ON(branches > 2) technically makes sense here,
887                  * but
888                  * 1. speculative states will bump 'branches' for non-branch
889                  * instructions
890                  * 2. is_state_visited() heuristics may decide not to create
891                  * a new state for a sequence of branches and all such current
892                  * and cloned states will be pointing to a single parent state
893                  * which might have large 'branches' count.
894                  */
895         }
896         return &elem->st;
897 err:
898         free_verifier_state(env->cur_state, true);
899         env->cur_state = NULL;
900         /* pop all elements and return */
901         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
902         return NULL;
903 }
904
905 #define CALLER_SAVED_REGS 6
906 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
907         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
908 };
909
910 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
911
912 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
913  * known to have the value @imm.
914  */
915 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
916 {
917         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
918         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
919                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
920         reg->var_off = tnum_const(imm);
921         reg->smin_value = (s64)imm;
922         reg->smax_value = (s64)imm;
923         reg->umin_value = imm;
924         reg->umax_value = imm;
925 }
926
927 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
928  * used only on registers holding a pointer type.
929  */
930 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
931 {
932         __mark_reg_known(reg, 0);
933 }
934
935 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
936 {
937         __mark_reg_known(reg, 0);
938         reg->type = SCALAR_VALUE;
939 }
940
941 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
942                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
943 {
944         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
945                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
946                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
947                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
948                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
949                 return;
950         }
951         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
952 }
953
954 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
955 {
956         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
957 }
958
959 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
960 {
961         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
962                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
963 }
964
965 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
966 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
967                                     enum bpf_reg_type which)
968 {
969         /* The register can already have a range from prior markings.
970          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
971          * origin.
972          */
973         return reg->type == which &&
974                reg->id == 0 &&
975                reg->off == 0 &&
976                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
977 }
978
979 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
980 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
981 {
982         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
983         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
984                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
985         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
986         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
987                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
988         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
989         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
990                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
991 }
992
993 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
994 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
995 {
996         /* Learn sign from signed bounds.
997          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
998          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
999          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
1000          */
1001         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
1002                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1003                                                           reg->umin_value);
1004                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1005                                                           reg->umax_value);
1006                 return;
1007         }
1008         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
1009          * boundary, so we must be careful.
1010          */
1011         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
1012                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
1013                  * is positive, hence safe.
1014                  */
1015                 reg->smin_value = reg->umin_value;
1016                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1017                                                           reg->umax_value);
1018         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
1019                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
1020                  * is negative, hence safe.
1021                  */
1022                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1023                                                           reg->umin_value);
1024                 reg->smax_value = reg->umax_value;
1025         }
1026 }
1027
1028 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
1029 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
1030 {
1031         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
1032                                       tnum_range(reg->umin_value,
1033                                                  reg->umax_value));
1034 }
1035
1036 static void __reg_bound_offset32(struct bpf_reg_state *reg)
1037 {
1038         u64 mask = 0xffffFFFF;
1039         struct tnum range = tnum_range(reg->umin_value & mask,
1040                                        reg->umax_value & mask);
1041         struct tnum lo32 = tnum_cast(reg->var_off, 4);
1042         struct tnum hi32 = tnum_lshift(tnum_rshift(reg->var_off, 32), 32);
1043
1044         reg->var_off = tnum_or(hi32, tnum_intersect(lo32, range));
1045 }
1046
1047 /* Reset the min/max bounds of a register */
1048 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1049 {
1050         reg->smin_value = S64_MIN;
1051         reg->smax_value = S64_MAX;
1052         reg->umin_value = 0;
1053         reg->umax_value = U64_MAX;
1054 }
1055
1056 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
1057 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
1058 {
1059         /*
1060          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
1061          * padding between 'type' and union
1062          */
1063         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
1064         reg->type = SCALAR_VALUE;
1065         reg->var_off = tnum_unknown;
1066         reg->frameno = 0;
1067         __mark_reg_unbounded(reg);
1068 }
1069
1070 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1071                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1072 {
1073         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1074                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
1075                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1076                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1077                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
1078                 return;
1079         }
1080         regs += regno;
1081         __mark_reg_unknown(regs);
1082         /* constant backtracking is enabled for root without bpf2bpf calls */
1083         regs->precise = env->subprog_cnt > 1 || !env->allow_ptr_leaks ?
1084                         true : false;
1085 }
1086
1087 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
1088 {
1089         __mark_reg_unknown(reg);
1090         reg->type = NOT_INIT;
1091 }
1092
1093 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
1094                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1095 {
1096         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1097                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
1098                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1099                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1100                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
1101                 return;
1102         }
1103         __mark_reg_not_init(regs + regno);
1104 }
1105
1106 #define DEF_NOT_SUBREG  (0)
1107 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
1108                            struct bpf_func_state *state)
1109 {
1110         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1111         int i;
1112
1113         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
1114                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
1115                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
1116                 regs[i].parent = NULL;
1117                 regs[i].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1118         }
1119
1120         /* frame pointer */
1121         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
1122         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
1123         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
1124
1125         /* 1st arg to a function */
1126         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
1127         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
1128 }
1129
1130 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1131 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1132                             struct bpf_func_state *state,
1133                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1134 {
1135         state->callsite = callsite;
1136         state->frameno = frameno;
1137         state->subprogno = subprogno;
1138         init_reg_state(env, state);
1139 }
1140
1141 enum reg_arg_type {
1142         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1143         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1144         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1145 };
1146
1147 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1148 {
1149         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1150                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1151 }
1152
1153 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1154 {
1155         struct bpf_subprog_info *p;
1156
1157         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1158                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1159         if (!p)
1160                 return -ENOENT;
1161         return p - env->subprog_info;
1162
1163 }
1164
1165 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1166 {
1167         int insn_cnt = env->prog->len;
1168         int ret;
1169
1170         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1171                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1172                 return -EINVAL;
1173         }
1174         ret = find_subprog(env, off);
1175         if (ret >= 0)
1176                 return 0;
1177         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1178                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1179                 return -E2BIG;
1180         }
1181         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1182         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1183              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1184         return 0;
1185 }
1186
1187 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1188 {
1189         int i, ret, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1190         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1191         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1192         int insn_cnt = env->prog->len;
1193
1194         /* Add entry function. */
1195         ret = add_subprog(env, 0);
1196         if (ret < 0)
1197                 return ret;
1198
1199         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1200         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1201                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1202                         continue;
1203                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1204                         continue;
1205                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1206                         verbose(env, "function calls to other bpf functions are allowed for root only\n");
1207                         return -EPERM;
1208                 }
1209                 ret = add_subprog(env, i + insn[i].imm + 1);
1210                 if (ret < 0)
1211                         return ret;
1212         }
1213
1214         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1215          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1216          */
1217         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1218
1219         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
1220                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1221                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1222
1223         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1224         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1225         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1226         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1227                 u8 code = insn[i].code;
1228
1229                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP && BPF_CLASS(code) != BPF_JMP32)
1230                         goto next;
1231                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1232                         goto next;
1233                 off = i + insn[i].off + 1;
1234                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1235                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1236                         return -EINVAL;
1237                 }
1238 next:
1239                 if (i == subprog_end - 1) {
1240                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1241                          * the last insn of the subprog should be either exit
1242                          * or unconditional jump back
1243                          */
1244                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1245                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1246                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1247                                 return -EINVAL;
1248                         }
1249                         subprog_start = subprog_end;
1250                         cur_subprog++;
1251                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1252                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1253                 }
1254         }
1255         return 0;
1256 }
1257
1258 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1259  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1260  */
1261 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1262                          const struct bpf_reg_state *state,
1263                          struct bpf_reg_state *parent, u8 flag)
1264 {
1265         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1266         int cnt = 0;
1267
1268         while (parent) {
1269                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1270                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1271                         break;
1272                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1273                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1274                                 reg_type_str[parent->type],
1275                                 parent->var_off.value, parent->off);
1276                         return -EFAULT;
1277                 }
1278                 /* The first condition is more likely to be true than the
1279                  * second, checked it first.
1280                  */
1281                 if ((parent->live & REG_LIVE_READ) == flag ||
1282                     parent->live & REG_LIVE_READ64)
1283                         /* The parentage chain never changes and
1284                          * this parent was already marked as LIVE_READ.
1285                          * There is no need to keep walking the chain again and
1286                          * keep re-marking all parents as LIVE_READ.
1287                          * This case happens when the same register is read
1288                          * multiple times without writes into it in-between.
1289                          * Also, if parent has the stronger REG_LIVE_READ64 set,
1290                          * then no need to set the weak REG_LIVE_READ32.
1291                          */
1292                         break;
1293                 /* ... then we depend on parent's value */
1294                 parent->live |= flag;
1295                 /* REG_LIVE_READ64 overrides REG_LIVE_READ32. */
1296                 if (flag == REG_LIVE_READ64)
1297                         parent->live &= ~REG_LIVE_READ32;
1298                 state = parent;
1299                 parent = state->parent;
1300                 writes = true;
1301                 cnt++;
1302         }
1303
1304         if (env->longest_mark_read_walk < cnt)
1305                 env->longest_mark_read_walk = cnt;
1306         return 0;
1307 }
1308
1309 /* This function is supposed to be used by the following 32-bit optimization
1310  * code only. It returns TRUE if the source or destination register operates
1311  * on 64-bit, otherwise return FALSE.
1312  */
1313 static bool is_reg64(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
1314                      u32 regno, struct bpf_reg_state *reg, enum reg_arg_type t)
1315 {
1316         u8 code, class, op;
1317
1318         code = insn->code;
1319         class = BPF_CLASS(code);
1320         op = BPF_OP(code);
1321         if (class == BPF_JMP) {
1322                 /* BPF_EXIT for "main" will reach here. Return TRUE
1323                  * conservatively.
1324                  */
1325                 if (op == BPF_EXIT)
1326                         return true;
1327                 if (op == BPF_CALL) {
1328                         /* BPF to BPF call will reach here because of marking
1329                          * caller saved clobber with DST_OP_NO_MARK for which we
1330                          * don't care the register def because they are anyway
1331                          * marked as NOT_INIT already.
1332                          */
1333                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1334                                 return false;
1335                         /* Helper call will reach here because of arg type
1336                          * check, conservatively return TRUE.
1337                          */
1338                         if (t == SRC_OP)
1339                                 return true;
1340
1341                         return false;
1342                 }
1343         }
1344
1345         if (class == BPF_ALU64 || class == BPF_JMP ||
1346             /* BPF_END always use BPF_ALU class. */
1347             (class == BPF_ALU && op == BPF_END && insn->imm == 64))
1348                 return true;
1349
1350         if (class == BPF_ALU || class == BPF_JMP32)
1351                 return false;
1352
1353         if (class == BPF_LDX) {
1354                 if (t != SRC_OP)
1355                         return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1356                 /* LDX source must be ptr. */
1357                 return true;
1358         }
1359
1360         if (class == BPF_STX) {
1361                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1362                         return true;
1363                 return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1364         }
1365
1366         if (class == BPF_LD) {
1367                 u8 mode = BPF_MODE(code);
1368
1369                 /* LD_IMM64 */
1370                 if (mode == BPF_IMM)
1371                         return true;
1372
1373                 /* Both LD_IND and LD_ABS return 32-bit data. */
1374                 if (t != SRC_OP)
1375                         return  false;
1376
1377                 /* Implicit ctx ptr. */
1378                 if (regno == BPF_REG_6)
1379                         return true;
1380
1381                 /* Explicit source could be any width. */
1382                 return true;
1383         }
1384
1385         if (class == BPF_ST)
1386                 /* The only source register for BPF_ST is a ptr. */
1387                 return true;
1388
1389         /* Conservatively return true at default. */
1390         return true;
1391 }
1392
1393 /* Return TRUE if INSN doesn't have explicit value define. */
1394 static bool insn_no_def(struct bpf_insn *insn)
1395 {
1396         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1397
1398         return (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32 ||
1399                 class == BPF_STX || class == BPF_ST);
1400 }
1401
1402 /* Return TRUE if INSN has defined any 32-bit value explicitly. */
1403 static bool insn_has_def32(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1404 {
1405         if (insn_no_def(insn))
1406                 return false;
1407
1408         return !is_reg64(env, insn, insn->dst_reg, NULL, DST_OP);
1409 }
1410
1411 static void mark_insn_zext(struct bpf_verifier_env *env,
1412                            struct bpf_reg_state *reg)
1413 {
1414         s32 def_idx = reg->subreg_def;
1415
1416         if (def_idx == DEF_NOT_SUBREG)
1417                 return;
1418
1419         env->insn_aux_data[def_idx - 1].zext_dst = true;
1420         /* The dst will be zero extended, so won't be sub-register anymore. */
1421         reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1422 }
1423
1424 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1425                          enum reg_arg_type t)
1426 {
1427         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1428         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1429         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + env->insn_idx;
1430         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
1431         bool rw64;
1432
1433         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
1434                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
1435                 return -EINVAL;
1436         }
1437
1438         reg = &regs[regno];
1439         rw64 = is_reg64(env, insn, regno, reg, t);
1440         if (t == SRC_OP) {
1441                 /* check whether register used as source operand can be read */
1442                 if (reg->type == NOT_INIT) {
1443                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
1444                         return -EACCES;
1445                 }
1446                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
1447                 if (regno == BPF_REG_FP)
1448                         return 0;
1449
1450                 if (rw64)
1451                         mark_insn_zext(env, reg);
1452
1453                 return mark_reg_read(env, reg, reg->parent,
1454                                      rw64 ? REG_LIVE_READ64 : REG_LIVE_READ32);
1455         } else {
1456                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
1457                 if (regno == BPF_REG_FP) {
1458                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
1459                         return -EACCES;
1460                 }
1461                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1462                 reg->subreg_def = rw64 ? DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
1463                 if (t == DST_OP)
1464                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1465         }
1466         return 0;
1467 }
1468
1469 /* for any branch, call, exit record the history of jmps in the given state */
1470 static int push_jmp_history(struct bpf_verifier_env *env,
1471                             struct bpf_verifier_state *cur)
1472 {
1473         u32 cnt = cur->jmp_history_cnt;
1474         struct bpf_idx_pair *p;
1475
1476         cnt++;
1477         p = krealloc(cur->jmp_history, cnt * sizeof(*p), GFP_USER);
1478         if (!p)
1479                 return -ENOMEM;
1480         p[cnt - 1].idx = env->insn_idx;
1481         p[cnt - 1].prev_idx = env->prev_insn_idx;
1482         cur->jmp_history = p;
1483         cur->jmp_history_cnt = cnt;
1484         return 0;
1485 }
1486
1487 /* Backtrack one insn at a time. If idx is not at the top of recorded
1488  * history then previous instruction came from straight line execution.
1489  */
1490 static int get_prev_insn_idx(struct bpf_verifier_state *st, int i,
1491                              u32 *history)
1492 {
1493         u32 cnt = *history;
1494
1495         if (cnt && st->jmp_history[cnt - 1].idx == i) {
1496                 i = st->jmp_history[cnt - 1].prev_idx;
1497                 (*history)--;
1498         } else {
1499                 i--;
1500         }
1501         return i;
1502 }
1503
1504 /* For given verifier state backtrack_insn() is called from the last insn to
1505  * the first insn. Its purpose is to compute a bitmask of registers and
1506  * stack slots that needs precision in the parent verifier state.
1507  */
1508 static int backtrack_insn(struct bpf_verifier_env *env, int idx,
1509                           u32 *reg_mask, u64 *stack_mask)
1510 {
1511         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
1512                 .cb_print       = verbose,
1513                 .private_data   = env,
1514         };
1515         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + idx;
1516         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1517         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1518         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
1519         u32 dreg = 1u << insn->dst_reg;
1520         u32 sreg = 1u << insn->src_reg;
1521         u32 spi;
1522
1523         if (insn->code == 0)
1524                 return 0;
1525         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
1526                 verbose(env, "regs=%x stack=%llx before ", *reg_mask, *stack_mask);
1527                 verbose(env, "%d: ", idx);
1528                 print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
1529         }
1530
1531         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
1532                 if (!(*reg_mask & dreg))
1533                         return 0;
1534                 if (opcode == BPF_MOV) {
1535                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1536                                 /* dreg = sreg
1537                                  * dreg needs precision after this insn
1538                                  * sreg needs precision before this insn
1539                                  */
1540                                 *reg_mask &= ~dreg;
1541                                 *reg_mask |= sreg;
1542                         } else {
1543                                 /* dreg = K
1544                                  * dreg needs precision after this insn.
1545                                  * Corresponding register is already marked
1546                                  * as precise=true in this verifier state.
1547                                  * No further markings in parent are necessary
1548                                  */
1549                                 *reg_mask &= ~dreg;
1550                         }
1551                 } else {
1552                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1553                                 /* dreg += sreg
1554                                  * both dreg and sreg need precision
1555                                  * before this insn
1556                                  */
1557                                 *reg_mask |= sreg;
1558                         } /* else dreg += K
1559                            * dreg still needs precision before this insn
1560                            */
1561                 }
1562         } else if (class == BPF_LDX) {
1563                 if (!(*reg_mask & dreg))
1564                         return 0;
1565                 *reg_mask &= ~dreg;
1566
1567                 /* scalars can only be spilled into stack w/o losing precision.
1568                  * Load from any other memory can be zero extended.
1569                  * The desire to keep that precision is already indicated
1570                  * by 'precise' mark in corresponding register of this state.
1571                  * No further tracking necessary.
1572                  */
1573                 if (insn->src_reg != BPF_REG_FP)
1574                         return 0;
1575                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1576                         return 0;
1577
1578                 /* dreg = *(u64 *)[fp - off] was a fill from the stack.
1579                  * that [fp - off] slot contains scalar that needs to be
1580                  * tracked with precision
1581                  */
1582                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1583                 if (spi >= 64) {
1584                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1585                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1586                         return -EFAULT;
1587                 }
1588                 *stack_mask |= 1ull << spi;
1589         } else if (class == BPF_STX || class == BPF_ST) {
1590                 if (*reg_mask & dreg)
1591                         /* stx & st shouldn't be using _scalar_ dst_reg
1592                          * to access memory. It means backtracking
1593                          * encountered a case of pointer subtraction.
1594                          */
1595                         return -ENOTSUPP;
1596                 /* scalars can only be spilled into stack */
1597                 if (insn->dst_reg != BPF_REG_FP)
1598                         return 0;
1599                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1600                         return 0;
1601                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1602                 if (spi >= 64) {
1603                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1604                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1605                         return -EFAULT;
1606                 }
1607                 if (!(*stack_mask & (1ull << spi)))
1608                         return 0;
1609                 *stack_mask &= ~(1ull << spi);
1610                 if (class == BPF_STX)
1611                         *reg_mask |= sreg;
1612         } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
1613                 if (opcode == BPF_CALL) {
1614                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1615                                 return -ENOTSUPP;
1616                         /* regular helper call sets R0 */
1617                         *reg_mask &= ~1;
1618                         if (*reg_mask & 0x3f) {
1619                                 /* if backtracing was looking for registers R1-R5
1620                                  * they should have been found already.
1621                                  */
1622                                 verbose(env, "BUG regs %x\n", *reg_mask);
1623                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1624                                 return -EFAULT;
1625                         }
1626                 } else if (opcode == BPF_EXIT) {
1627                         return -ENOTSUPP;
1628                 }
1629         } else if (class == BPF_LD) {
1630                 if (!(*reg_mask & dreg))
1631                         return 0;
1632                 *reg_mask &= ~dreg;
1633                 /* It's ld_imm64 or ld_abs or ld_ind.
1634                  * For ld_imm64 no further tracking of precision
1635                  * into parent is necessary
1636                  */
1637                 if (mode == BPF_IND || mode == BPF_ABS)
1638                         /* to be analyzed */
1639                         return -ENOTSUPP;
1640         }
1641         return 0;
1642 }
1643
1644 /* the scalar precision tracking algorithm:
1645  * . at the start all registers have precise=false.
1646  * . scalar ranges are tracked as normal through alu and jmp insns.
1647  * . once precise value of the scalar register is used in:
1648  *   .  ptr + scalar alu
1649  *   . if (scalar cond K|scalar)
1650  *   .  helper_call(.., scalar, ...) where ARG_CONST is expected
1651  *   backtrack through the verifier states and mark all registers and
1652  *   stack slots with spilled constants that these scalar regisers
1653  *   should be precise.
1654  * . during state pruning two registers (or spilled stack slots)
1655  *   are equivalent if both are not precise.
1656  *
1657  * Note the verifier cannot simply walk register parentage chain,
1658  * since many different registers and stack slots could have been
1659  * used to compute single precise scalar.
1660  *
1661  * The approach of starting with precise=true for all registers and then
1662  * backtrack to mark a register as not precise when the verifier detects
1663  * that program doesn't care about specific value (e.g., when helper
1664  * takes register as ARG_ANYTHING parameter) is not safe.
1665  *
1666  * It's ok to walk single parentage chain of the verifier states.
1667  * It's possible that this backtracking will go all the way till 1st insn.
1668  * All other branches will be explored for needing precision later.
1669  *
1670  * The backtracking needs to deal with cases like:
1671  *   R8=map_value(id=0,off=0,ks=4,vs=1952,imm=0) R9_w=map_value(id=0,off=40,ks=4,vs=1952,imm=0)
1672  * r9 -= r8
1673  * r5 = r9
1674  * if r5 > 0x79f goto pc+7
1675  *    R5_w=inv(id=0,umax_value=1951,var_off=(0x0; 0x7ff))
1676  * r5 += 1
1677  * ...
1678  * call bpf_perf_event_output#25
1679  *   where .arg5_type = ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO
1680  *
1681  * and this case:
1682  * r6 = 1
1683  * call foo // uses callee's r6 inside to compute r0
1684  * r0 += r6
1685  * if r0 == 0 goto
1686  *
1687  * to track above reg_mask/stack_mask needs to be independent for each frame.
1688  *
1689  * Also if parent's curframe > frame where backtracking started,
1690  * the verifier need to mark registers in both frames, otherwise callees
1691  * may incorrectly prune callers. This is similar to
1692  * commit 7640ead93924 ("bpf: verifier: make sure callees don't prune with caller differences")
1693  *
1694  * For now backtracking falls back into conservative marking.
1695  */
1696 static void mark_all_scalars_precise(struct bpf_verifier_env *env,
1697                                      struct bpf_verifier_state *st)
1698 {
1699         struct bpf_func_state *func;
1700         struct bpf_reg_state *reg;
1701         int i, j;
1702
1703         /* big hammer: mark all scalars precise in this path.
1704          * pop_stack may still get !precise scalars.
1705          */
1706         for (; st; st = st->parent)
1707                 for (i = 0; i <= st->curframe; i++) {
1708                         func = st->frame[i];
1709                         for (j = 0; j < BPF_REG_FP; j++) {
1710                                 reg = &func->regs[j];
1711                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1712                                         continue;
1713                                 reg->precise = true;
1714                         }
1715                         for (j = 0; j < func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; j++) {
1716                                 if (func->stack[j].slot_type[0] != STACK_SPILL)
1717                                         continue;
1718                                 reg = &func->stack[j].spilled_ptr;
1719                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1720                                         continue;
1721                                 reg->precise = true;
1722                         }
1723                 }
1724 }
1725
1726 static int __mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1727                                   int spi)
1728 {
1729         struct bpf_verifier_state *st = env->cur_state;
1730         int first_idx = st->first_insn_idx;
1731         int last_idx = env->insn_idx;
1732         struct bpf_func_state *func;
1733         struct bpf_reg_state *reg;
1734         u32 reg_mask = regno >= 0 ? 1u << regno : 0;
1735         u64 stack_mask = spi >= 0 ? 1ull << spi : 0;
1736         bool skip_first = true;
1737         bool new_marks = false;
1738         int i, err;
1739
1740         if (!env->allow_ptr_leaks)
1741                 /* backtracking is root only for now */
1742                 return 0;
1743
1744         func = st->frame[st->curframe];
1745         if (regno >= 0) {
1746                 reg = &func->regs[regno];
1747                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1748                         WARN_ONCE(1, "backtracing misuse");
1749                         return -EFAULT;
1750                 }
1751                 if (!reg->precise)
1752                         new_marks = true;
1753                 else
1754                         reg_mask = 0;
1755                 reg->precise = true;
1756         }
1757
1758         while (spi >= 0) {
1759                 if (func->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
1760                         stack_mask = 0;
1761                         break;
1762                 }
1763                 reg = &func->stack[spi].spilled_ptr;
1764                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1765                         stack_mask = 0;
1766                         break;
1767                 }
1768                 if (!reg->precise)
1769                         new_marks = true;
1770                 else
1771                         stack_mask = 0;
1772                 reg->precise = true;
1773                 break;
1774         }
1775
1776         if (!new_marks)
1777                 return 0;
1778         if (!reg_mask && !stack_mask)
1779                 return 0;
1780         for (;;) {
1781                 DECLARE_BITMAP(mask, 64);
1782                 u32 history = st->jmp_history_cnt;
1783
1784                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
1785                         verbose(env, "last_idx %d first_idx %d\n", last_idx, first_idx);
1786                 for (i = last_idx;;) {
1787                         if (skip_first) {
1788                                 err = 0;
1789                                 skip_first = false;
1790                         } else {
1791                                 err = backtrack_insn(env, i, &reg_mask, &stack_mask);
1792                         }
1793                         if (err == -ENOTSUPP) {
1794                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
1795                                 return 0;
1796                         } else if (err) {
1797                                 return err;
1798                         }
1799                         if (!reg_mask && !stack_mask)
1800                                 /* Found assignment(s) into tracked register in this state.
1801                                  * Since this state is already marked, just return.
1802                                  * Nothing to be tracked further in the parent state.
1803                                  */
1804                                 return 0;
1805                         if (i == first_idx)
1806                                 break;
1807                         i = get_prev_insn_idx(st, i, &history);
1808                         if (i >= env->prog->len) {
1809                                 /* This can happen if backtracking reached insn 0
1810                                  * and there are still reg_mask or stack_mask
1811                                  * to backtrack.
1812                                  * It means the backtracking missed the spot where
1813                                  * particular register was initialized with a constant.
1814                                  */
1815                                 verbose(env, "BUG backtracking idx %d\n", i);
1816                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1817                                 return -EFAULT;
1818                         }
1819                 }
1820                 st = st->parent;
1821                 if (!st)
1822                         break;
1823
1824                 new_marks = false;
1825                 func = st->frame[st->curframe];
1826                 bitmap_from_u64(mask, reg_mask);
1827                 for_each_set_bit(i, mask, 32) {
1828                         reg = &func->regs[i];
1829                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1830                                 reg_mask &= ~(1u << i);
1831                                 continue;
1832                         }
1833                         if (!reg->precise)
1834                                 new_marks = true;
1835                         reg->precise = true;
1836                 }
1837
1838                 bitmap_from_u64(mask, stack_mask);
1839                 for_each_set_bit(i, mask, 64) {
1840                         if (i >= func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE) {
1841                                 /* the sequence of instructions:
1842                                  * 2: (bf) r3 = r10
1843                                  * 3: (7b) *(u64 *)(r3 -8) = r0
1844                                  * 4: (79) r4 = *(u64 *)(r10 -8)
1845                                  * doesn't contain jmps. It's backtracked
1846                                  * as a single block.
1847                                  * During backtracking insn 3 is not recognized as
1848                                  * stack access, so at the end of backtracking
1849                                  * stack slot fp-8 is still marked in stack_mask.
1850                                  * However the parent state may not have accessed
1851                                  * fp-8 and it's "unallocated" stack space.
1852                                  * In such case fallback to conservative.
1853                                  */
1854                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
1855                                 return 0;
1856                         }
1857
1858                         if (func->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
1859                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
1860                                 continue;
1861                         }
1862                         reg = &func->stack[i].spilled_ptr;
1863                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1864                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
1865                                 continue;
1866                         }
1867                         if (!reg->precise)
1868                                 new_marks = true;
1869                         reg->precise = true;
1870                 }
1871                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
1872                         print_verifier_state(env, func);
1873                         verbose(env, "parent %s regs=%x stack=%llx marks\n",
1874                                 new_marks ? "didn't have" : "already had",
1875                                 reg_mask, stack_mask);
1876                 }
1877
1878                 if (!reg_mask && !stack_mask)
1879                         break;
1880                 if (!new_marks)
1881                         break;
1882
1883                 last_idx = st->last_insn_idx;
1884                 first_idx = st->first_insn_idx;
1885         }
1886         return 0;
1887 }
1888
1889 static int mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1890 {
1891         return __mark_chain_precision(env, regno, -1);
1892 }
1893
1894 static int mark_chain_precision_stack(struct bpf_verifier_env *env, int spi)
1895 {
1896         return __mark_chain_precision(env, -1, spi);
1897 }
1898
1899 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
1900 {
1901         switch (type) {
1902         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1903         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
1904         case PTR_TO_STACK:
1905         case PTR_TO_CTX:
1906         case PTR_TO_PACKET:
1907         case PTR_TO_PACKET_META:
1908         case PTR_TO_PACKET_END:
1909         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1910         case CONST_PTR_TO_MAP:
1911         case PTR_TO_SOCKET:
1912         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1913         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
1914         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
1915         case PTR_TO_TCP_SOCK:
1916         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
1917         case PTR_TO_XDP_SOCK:
1918                 return true;
1919         default:
1920                 return false;
1921         }
1922 }
1923
1924 /* Does this register contain a constant zero? */
1925 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
1926 {
1927         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1928 }
1929
1930 static bool register_is_const(struct bpf_reg_state *reg)
1931 {
1932         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off);
1933 }
1934
1935 static void save_register_state(struct bpf_func_state *state,
1936                                 int spi, struct bpf_reg_state *reg)
1937 {
1938         int i;
1939
1940         state->stack[spi].spilled_ptr = *reg;
1941         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1942
1943         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1944                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
1945 }
1946
1947 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
1948  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
1949  */
1950 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
1951                              struct bpf_func_state *state, /* func where register points to */
1952                              int off, int size, int value_regno, int insn_idx)
1953 {
1954         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
1955         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
1956         u32 dst_reg = env->prog->insnsi[insn_idx].dst_reg;
1957         struct bpf_reg_state *reg = NULL;
1958
1959         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
1960                                  state->acquired_refs, true);
1961         if (err)
1962                 return err;
1963         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
1964          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
1965          */
1966         if (!env->allow_ptr_leaks &&
1967             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1968             size != BPF_REG_SIZE) {
1969                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
1970                 return -EACCES;
1971         }
1972
1973         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
1974         if (value_regno >= 0)
1975                 reg = &cur->regs[value_regno];
1976
1977         if (reg && size == BPF_REG_SIZE && register_is_const(reg) &&
1978             !register_is_null(reg) && env->allow_ptr_leaks) {
1979                 if (dst_reg != BPF_REG_FP) {
1980                         /* The backtracking logic can only recognize explicit
1981                          * stack slot address like [fp - 8]. Other spill of
1982                          * scalar via different register has to be conervative.
1983                          * Backtrack from here and mark all registers as precise
1984                          * that contributed into 'reg' being a constant.
1985                          */
1986                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
1987                         if (err)
1988                                 return err;
1989                 }
1990                 save_register_state(state, spi, reg);
1991         } else if (reg && is_spillable_regtype(reg->type)) {
1992                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
1993                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1994                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
1995                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1996                         return -EACCES;
1997                 }
1998
1999                 if (state != cur && reg->type == PTR_TO_STACK) {
2000                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
2001                         return -EINVAL;
2002                 }
2003
2004                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
2005                         bool sanitize = false;
2006
2007                         if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
2008                             register_is_const(&state->stack[spi].spilled_ptr))
2009                                 sanitize = true;
2010                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2011                                 if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_MISC) {
2012                                         sanitize = true;
2013                                         break;
2014                                 }
2015                         if (sanitize) {
2016                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
2017                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
2018
2019                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
2020                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
2021                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
2022                                  * (speculative store bypass)
2023                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
2024                                  * store of zero.
2025                                  */
2026                                 if (*poff && *poff != soff) {
2027                                         /* disallow programs where single insn stores
2028                                          * into two different stack slots, since verifier
2029                                          * cannot sanitize them
2030                                          */
2031                                         verbose(env,
2032                                                 "insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
2033                                                 insn_idx, *poff, soff);
2034                                         return -EINVAL;
2035                                 }
2036                                 *poff = soff;
2037                         }
2038                 }
2039                 save_register_state(state, spi, reg);
2040         } else {
2041                 u8 type = STACK_MISC;
2042
2043                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
2044                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
2045                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
2046                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
2047                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2048                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
2049
2050                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
2051                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
2052                  * when stack slots are partially written.
2053                  * This heuristic means that read propagation will be
2054                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
2055                  * to stack slots all the way to first state when programs
2056                  * writes+reads less than 8 bytes
2057                  */
2058                 if (size == BPF_REG_SIZE)
2059                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2060
2061                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
2062                 if (reg && register_is_null(reg)) {
2063                         /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
2064                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2065                         if (err)
2066                                 return err;
2067                         type = STACK_ZERO;
2068                 }
2069
2070                 /* Mark slots affected by this stack write. */
2071                 for (i = 0; i < size; i++)
2072                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
2073                                 type;
2074         }
2075         return 0;
2076 }
2077
2078 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
2079                             struct bpf_func_state *reg_state /* func where register points to */,
2080                             int off, int size, int value_regno)
2081 {
2082         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2083         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2084         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2085         struct bpf_reg_state *reg;
2086         u8 *stype;
2087
2088         if (reg_state->allocated_stack <= slot) {
2089                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
2090                         off, size);
2091                 return -EACCES;
2092         }
2093         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
2094         reg = &reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
2095
2096         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
2097                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2098                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2099                                 verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
2100                                 verbose(env, "invalid size of register fill\n");
2101                                 return -EACCES;
2102                         }
2103                         if (value_regno >= 0) {
2104                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
2105                                 state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2106                         }
2107                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2108                         return 0;
2109                 }
2110                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
2111                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
2112                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
2113                                 return -EACCES;
2114                         }
2115                 }
2116
2117                 if (value_regno >= 0) {
2118                         /* restore register state from stack */
2119                         state->regs[value_regno] = *reg;
2120                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
2121                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
2122                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
2123                          */
2124                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2125                 }
2126                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2127         } else {
2128                 int zeros = 0;
2129
2130                 for (i = 0; i < size; i++) {
2131                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC)
2132                                 continue;
2133                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO) {
2134                                 zeros++;
2135                                 continue;
2136                         }
2137                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
2138                                 off, i, size);
2139                         return -EACCES;
2140                 }
2141                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2142                 if (value_regno >= 0) {
2143                         if (zeros == size) {
2144                                 /* any size read into register is zero extended,
2145                                  * so the whole register == const_zero
2146                                  */
2147                                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[value_regno]);
2148                                 /* backtracking doesn't support STACK_ZERO yet,
2149                                  * so mark it precise here, so that later
2150                                  * backtracking can stop here.
2151                                  * Backtracking may not need this if this register
2152                                  * doesn't participate in pointer adjustment.
2153                                  * Forward propagation of precise flag is not
2154                                  * necessary either. This mark is only to stop
2155                                  * backtracking. Any register that contributed
2156                                  * to const 0 was marked precise before spill.
2157                                  */
2158                                 state->regs[value_regno].precise = true;
2159                         } else {
2160                                 /* have read misc data from the stack */
2161                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
2162                         }
2163                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2164                 }
2165         }
2166         return 0;
2167 }
2168
2169 static int check_stack_access(struct bpf_verifier_env *env,
2170                               const struct bpf_reg_state *reg,
2171                               int off, int size)
2172 {
2173         /* Stack accesses must be at a fixed offset, so that we
2174          * can determine what type of data were returned. See
2175          * check_stack_read().
2176          */
2177         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
2178                 char tn_buf[48];
2179
2180                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2181                 verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d\n",
2182                         tn_buf, off, size);
2183                 return -EACCES;
2184         }
2185
2186         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
2187                 verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
2188                 return -EACCES;
2189         }
2190
2191         return 0;
2192 }
2193
2194 static int check_map_access_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2195                                  int off, int size, enum bpf_access_type type)
2196 {
2197         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2198         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2199         u32 cap = bpf_map_flags_to_cap(map);
2200
2201         if (type == BPF_WRITE && !(cap & BPF_MAP_CAN_WRITE)) {
2202                 verbose(env, "write into map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2203                         map->value_size, off, size);
2204                 return -EACCES;
2205         }
2206
2207         if (type == BPF_READ && !(cap & BPF_MAP_CAN_READ)) {
2208                 verbose(env, "read from map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2209                         map->value_size, off, size);
2210                 return -EACCES;
2211         }
2212
2213         return 0;
2214 }
2215
2216 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
2217 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2218                               int size, bool zero_size_allowed)
2219 {
2220         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2221         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2222
2223         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2224             off + size > map->value_size) {
2225                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2226                         map->value_size, off, size);
2227                 return -EACCES;
2228         }
2229         return 0;
2230 }
2231
2232 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
2233 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2234                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
2235 {
2236         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2237         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2238         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
2239         int err;
2240
2241         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
2242          * need to try adding each of min_value and max_value to off
2243          * to make sure our theoretical access will be safe.
2244          */
2245         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
2246                 print_verifier_state(env, state);
2247
2248         /* The minimum value is only important with signed
2249          * comparisons where we can't assume the floor of a
2250          * value is 0.  If we are using signed variables for our
2251          * index'es we need to make sure that whatever we use
2252          * will have a set floor within our range.
2253          */
2254         if (reg->smin_value < 0 &&
2255             (reg->smin_value == S64_MIN ||
2256              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
2257               reg->smin_value + off < 0)) {
2258                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2259                         regno);
2260                 return -EACCES;
2261         }
2262         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
2263                                  zero_size_allowed);
2264         if (err) {
2265                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
2266                         regno);
2267                 return err;
2268         }
2269
2270         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
2271          * sure we won't do bad things.
2272          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
2273          */
2274         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
2275                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
2276                         regno);
2277                 return -EACCES;
2278         }
2279         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
2280                                  zero_size_allowed);
2281         if (err)
2282                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
2283                         regno);
2284
2285         if (map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr)) {
2286                 u32 lock = reg->map_ptr->spin_lock_off;
2287
2288                 /* if any part of struct bpf_spin_lock can be touched by
2289                  * load/store reject this program.
2290                  * To check that [x1, x2) overlaps with [y1, y2)
2291                  * it is sufficient to check x1 < y2 && y1 < x2.
2292                  */
2293                 if (reg->smin_value + off < lock + sizeof(struct bpf_spin_lock) &&
2294                      lock < reg->umax_value + off + size) {
2295                         verbose(env, "bpf_spin_lock cannot be accessed directly by load/store\n");
2296                         return -EACCES;
2297                 }
2298         }
2299         return err;
2300 }
2301
2302 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
2303
2304 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
2305                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
2306                                        enum bpf_access_type t)
2307 {
2308         switch (env->prog->type) {
2309         /* Program types only with direct read access go here! */
2310         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
2311         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
2312         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
2313         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
2314         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
2315         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
2316                 if (t == BPF_WRITE)
2317                         return false;
2318                 /* fallthrough */
2319
2320         /* Program types with direct read + write access go here! */
2321         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2322         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2323         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
2324         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
2325         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
2326         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
2327                 if (meta)
2328                         return meta->pkt_access;
2329
2330                 env->seen_direct_write = true;
2331                 return true;
2332
2333         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
2334                 if (t == BPF_WRITE)
2335                         env->seen_direct_write = true;
2336
2337                 return true;
2338
2339         default:
2340                 return false;
2341         }
2342 }
2343
2344 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2345                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
2346 {
2347         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2348         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2349
2350         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2351             (u64)off + size > reg->range) {
2352                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
2353                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
2354                 return -EACCES;
2355         }
2356         return 0;
2357 }
2358
2359 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2360                                int size, bool zero_size_allowed)
2361 {
2362         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2363         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2364         int err;
2365
2366         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
2367          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
2368          * offset.
2369          */
2370
2371         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
2372          * detail to prove they're safe.
2373          */
2374         if (reg->smin_value < 0) {
2375                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2376                         regno);
2377                 return -EACCES;
2378         }
2379         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
2380         if (err) {
2381                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
2382                 return err;
2383         }
2384
2385         /* __check_packet_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
2386          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
2387          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
2388          * that __check_packet_access would have rejected this pkt access.
2389          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
2390          */
2391         env->prog->aux->max_pkt_offset =
2392                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
2393                       off + reg->umax_value + size - 1);
2394
2395         return err;
2396 }
2397
2398 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
2399 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
2400                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type,
2401                             u32 *btf_id)
2402 {
2403         struct bpf_insn_access_aux info = {
2404                 .reg_type = *reg_type,
2405                 .log = &env->log,
2406         };
2407
2408         if (env->ops->is_valid_access &&
2409             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
2410                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
2411                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
2412                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
2413                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
2414                  * will only allow for whole field access and rejects any other
2415                  * type of narrower access.
2416                  */
2417                 *reg_type = info.reg_type;
2418
2419                 if (*reg_type == PTR_TO_BTF_ID)
2420                         *btf_id = info.btf_id;
2421                 else
2422                         env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
2423                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
2424                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
2425                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
2426                 return 0;
2427         }
2428
2429         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
2430         return -EACCES;
2431 }
2432
2433 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
2434                                   int size)
2435 {
2436         if (size < 0 || off < 0 ||
2437             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
2438                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
2439                         off, size);
2440                 return -EACCES;
2441         }
2442         return 0;
2443 }
2444
2445 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
2446                              u32 regno, int off, int size,
2447                              enum bpf_access_type t)
2448 {
2449         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2450         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2451         struct bpf_insn_access_aux info = {};
2452         bool valid;
2453
2454         if (reg->smin_value < 0) {
2455                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2456                         regno);
2457                 return -EACCES;
2458         }
2459
2460         switch (reg->type) {
2461         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2462                 valid = bpf_sock_common_is_valid_access(off, size, t, &info);
2463                 break;
2464         case PTR_TO_SOCKET:
2465                 valid = bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2466                 break;
2467         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2468                 valid = bpf_tcp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2469                 break;
2470         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2471                 valid = bpf_xdp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2472                 break;
2473         default:
2474                 valid = false;
2475         }
2476
2477
2478         if (valid) {
2479                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size =
2480                         info.ctx_field_size;
2481                 return 0;
2482         }
2483
2484         verbose(env, "R%d invalid %s access off=%d size=%d\n",
2485                 regno, reg_type_str[reg->type], off, size);
2486
2487         return -EACCES;
2488 }
2489
2490 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
2491                                const struct bpf_reg_state *reg)
2492 {
2493         if (allow_ptr_leaks)
2494                 return false;
2495
2496         return reg->type != SCALAR_VALUE;
2497 }
2498
2499 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2500 {
2501         return cur_regs(env) + regno;
2502 }
2503
2504 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2505 {
2506         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
2507 }
2508
2509 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2510 {
2511         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2512
2513         return reg->type == PTR_TO_CTX;
2514 }
2515
2516 static bool is_sk_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2517 {
2518         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2519
2520         return type_is_sk_pointer(reg->type);
2521 }
2522
2523 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2524 {
2525         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2526
2527         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
2528 }
2529
2530 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2531 {
2532         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2533
2534         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
2535         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
2536 }
2537
2538 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2539                                    const struct bpf_reg_state *reg,
2540                                    int off, int size, bool strict)
2541 {
2542         struct tnum reg_off;
2543         int ip_align;
2544
2545         /* Byte size accesses are always allowed. */
2546         if (!strict || size == 1)
2547                 return 0;
2548
2549         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
2550          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
2551          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
2552          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
2553          * to this code only in strict mode where we want to emulate
2554          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
2555          * unconditional IP align value of '2'.
2556          */
2557         ip_align = 2;
2558
2559         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
2560         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2561                 char tn_buf[48];
2562
2563                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2564                 verbose(env,
2565                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
2566                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
2567                 return -EACCES;
2568         }
2569
2570         return 0;
2571 }
2572
2573 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2574                                        const struct bpf_reg_state *reg,
2575                                        const char *pointer_desc,
2576                                        int off, int size, bool strict)
2577 {
2578         struct tnum reg_off;
2579
2580         /* Byte size accesses are always allowed. */
2581         if (!strict || size == 1)
2582                 return 0;
2583
2584         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
2585         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2586                 char tn_buf[48];
2587
2588                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2589                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
2590                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
2591                 return -EACCES;
2592         }
2593
2594         return 0;
2595 }
2596
2597 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2598                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
2599                                int size, bool strict_alignment_once)
2600 {
2601         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
2602         const char *pointer_desc = "";
2603
2604         switch (reg->type) {
2605         case PTR_TO_PACKET:
2606         case PTR_TO_PACKET_META:
2607                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
2608                  * right in front, treat it the very same way.
2609                  */
2610                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
2611         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
2612                 pointer_desc = "flow keys ";
2613                 break;
2614         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2615                 pointer_desc = "value ";
2616                 break;
2617         case PTR_TO_CTX:
2618                 pointer_desc = "context ";
2619                 break;
2620         case PTR_TO_STACK:
2621                 pointer_desc = "stack ";
2622                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
2623                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
2624                  * aligned.
2625                  */
2626                 strict = true;
2627                 break;
2628         case PTR_TO_SOCKET:
2629                 pointer_desc = "sock ";
2630                 break;
2631         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2632                 pointer_desc = "sock_common ";
2633                 break;
2634         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2635                 pointer_desc = "tcp_sock ";
2636                 break;
2637         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2638                 pointer_desc = "xdp_sock ";
2639                 break;
2640         default:
2641                 break;
2642         }
2643         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
2644                                            strict);
2645 }
2646
2647 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2648                               const struct bpf_func_state *func,
2649                               int off)
2650 {
2651         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
2652
2653         if (stack >= -off)
2654                 return 0;
2655
2656         /* update known max for given subprogram */
2657         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
2658         return 0;
2659 }
2660
2661 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
2662  * and recursively walk all callees that given function can call.
2663  * Ignore jump and exit insns.
2664  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
2665  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
2666  */
2667 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
2668 {
2669         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
2670         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
2671         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
2672         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
2673         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
2674
2675 process_func:
2676         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
2677          * of interpreter stack size
2678          */
2679         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2680         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
2681                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
2682                         frame + 1, depth);
2683                 return -EACCES;
2684         }
2685 continue_func:
2686         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
2687         for (; i < subprog_end; i++) {
2688                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
2689                         continue;
2690                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
2691                         continue;
2692                 /* remember insn and function to return to */
2693                 ret_insn[frame] = i + 1;
2694                 ret_prog[frame] = idx;
2695
2696                 /* find the callee */
2697                 i = i + insn[i].imm + 1;
2698                 idx = find_subprog(env, i);
2699                 if (idx < 0) {
2700                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2701                                   i);
2702                         return -EFAULT;
2703                 }
2704                 frame++;
2705                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
2706                         verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep !\n",
2707                                 frame);
2708                         return -E2BIG;
2709                 }
2710                 goto process_func;
2711         }
2712         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
2713          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
2714          */
2715         if (frame == 0)
2716                 return 0;
2717         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2718         frame--;
2719         i = ret_insn[frame];
2720         idx = ret_prog[frame];
2721         goto continue_func;
2722 }
2723
2724 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
2725 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2726                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
2727 {
2728         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
2729
2730         subprog = find_subprog(env, start);
2731         if (subprog < 0) {
2732                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2733                           start);
2734                 return -EFAULT;
2735         }
2736         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
2737 }
2738 #endif
2739
2740 static int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
2741                          const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
2742 {
2743         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
2744          * its original, unmodified form.
2745          */
2746
2747         if (reg->off) {
2748                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
2749                         regno, reg->off);
2750                 return -EACCES;
2751         }
2752
2753         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2754                 char tn_buf[48];
2755
2756                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2757                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
2758                 return -EACCES;
2759         }
2760
2761         return 0;
2762 }
2763
2764 static int check_tp_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
2765                                   const struct bpf_reg_state *reg,
2766                                   int regno, int off, int size)
2767 {
2768         if (off < 0) {
2769                 verbose(env,
2770                         "R%d invalid tracepoint buffer access: off=%d, size=%d",
2771                         regno, off, size);
2772                 return -EACCES;
2773         }
2774         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2775                 char tn_buf[48];
2776
2777                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2778                 verbose(env,
2779                         "R%d invalid variable buffer offset: off=%d, var_off=%s",
2780                         regno, off, tn_buf);
2781                 return -EACCES;
2782         }
2783         if (off + size > env->prog->aux->max_tp_access)
2784                 env->prog->aux->max_tp_access = off + size;
2785
2786         return 0;
2787 }
2788
2789
2790 /* truncate register to smaller size (in bytes)
2791  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
2792  */
2793 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
2794 {
2795         u64 mask;
2796
2797         /* clear high bits in bit representation */
2798         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
2799
2800         /* fix arithmetic bounds */
2801         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
2802         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
2803                 reg->umin_value &= mask;
2804                 reg->umax_value &= mask;
2805         } else {
2806                 reg->umin_value = 0;
2807                 reg->umax_value = mask;
2808         }
2809         reg->smin_value = reg->umin_value;
2810         reg->smax_value = reg->umax_value;
2811 }
2812
2813 static bool bpf_map_is_rdonly(const struct bpf_map *map)
2814 {
2815         return (map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) && map->frozen;
2816 }
2817
2818 static int bpf_map_direct_read(struct bpf_map *map, int off, int size, u64 *val)
2819 {
2820         void *ptr;
2821         u64 addr;
2822         int err;
2823
2824         err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
2825         if (err)
2826                 return err;
2827         ptr = (void *)(long)addr + off;
2828
2829         switch (size) {
2830         case sizeof(u8):
2831                 *val = (u64)*(u8 *)ptr;
2832                 break;
2833         case sizeof(u16):
2834                 *val = (u64)*(u16 *)ptr;
2835                 break;
2836         case sizeof(u32):
2837                 *val = (u64)*(u32 *)ptr;
2838                 break;
2839         case sizeof(u64):
2840                 *val = *(u64 *)ptr;
2841                 break;
2842         default:
2843                 return -EINVAL;
2844         }
2845         return 0;
2846 }
2847
2848 static int check_ptr_to_btf_access(struct bpf_verifier_env *env,
2849                                    struct bpf_reg_state *regs,
2850                                    int regno, int off, int size,
2851                                    enum bpf_access_type atype,
2852                                    int value_regno)
2853 {
2854         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
2855         const struct btf_type *t = btf_type_by_id(btf_vmlinux, reg->btf_id);
2856         const char *tname = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, t->name_off);
2857         u32 btf_id;
2858         int ret;
2859
2860         if (atype != BPF_READ) {
2861                 verbose(env, "only read is supported\n");
2862                 return -EACCES;
2863         }
2864
2865         if (off < 0) {
2866                 verbose(env,
2867                         "R%d is ptr_%s invalid negative access: off=%d\n",
2868                         regno, tname, off);
2869                 return -EACCES;
2870         }
2871         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2872                 char tn_buf[48];
2873
2874                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2875                 verbose(env,
2876                         "R%d is ptr_%s invalid variable offset: off=%d, var_off=%s\n",
2877                         regno, tname, off, tn_buf);
2878                 return -EACCES;
2879         }
2880
2881         ret = btf_struct_access(&env->log, t, off, size, atype, &btf_id);
2882         if (ret < 0)
2883                 return ret;
2884
2885         if (ret == SCALAR_VALUE) {
2886                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2887                 return 0;
2888         }
2889         mark_reg_known_zero(env, regs, value_regno);
2890         regs[value_regno].type = PTR_TO_BTF_ID;
2891         regs[value_regno].btf_id = btf_id;
2892         return 0;
2893 }
2894
2895 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
2896  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
2897  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
2898  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
2899  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
2900  */
2901 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
2902                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
2903                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
2904 {
2905         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2906         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
2907         struct bpf_func_state *state;
2908         int size, err = 0;
2909
2910         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
2911         if (size < 0)
2912                 return size;
2913
2914         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
2915         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
2916         if (err)
2917                 return err;
2918
2919         /* for access checks, reg->off is just part of off */
2920         off += reg->off;
2921
2922         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
2923                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2924                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2925                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
2926                         return -EACCES;
2927                 }
2928                 err = check_map_access_type(env, regno, off, size, t);
2929                 if (err)
2930                         return err;
2931                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
2932                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
2933                         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
2934
2935                         /* if map is read-only, track its contents as scalars */
2936                         if (tnum_is_const(reg->var_off) &&
2937                             bpf_map_is_rdonly(map) &&
2938                             map->ops->map_direct_value_addr) {
2939                                 int map_off = off + reg->var_off.value;
2940                                 u64 val = 0;
2941
2942                                 err = bpf_map_direct_read(map, map_off, size,
2943                                                           &val);
2944                                 if (err)
2945                                         return err;
2946
2947                                 regs[value_regno].type = SCALAR_VALUE;
2948                                 __mark_reg_known(&regs[value_regno], val);
2949                         } else {
2950                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2951                         }
2952                 }
2953         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
2954                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
2955                 u32 btf_id = 0;
2956
2957                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2958                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2959                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
2960                         return -EACCES;
2961                 }
2962
2963                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
2964                 if (err < 0)
2965                         return err;
2966
2967                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type, &btf_id);
2968                 if (err)
2969                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
2970                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
2971                         /* ctx access returns either a scalar, or a
2972                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
2973                          * case, we know the offset is zero.
2974                          */
2975                         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
2976                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2977                         } else {
2978                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
2979                                                     value_regno);
2980                                 if (reg_type_may_be_null(reg_type))
2981                                         regs[value_regno].id = ++env->id_gen;
2982                                 /* A load of ctx field could have different
2983                                  * actual load size with the one encoded in the
2984                                  * insn. When the dst is PTR, it is for sure not
2985                                  * a sub-register.
2986                                  */
2987                                 regs[value_regno].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
2988                                 if (reg_type == PTR_TO_BTF_ID)
2989                                         regs[value_regno].btf_id = btf_id;
2990                         }
2991                         regs[value_regno].type = reg_type;
2992                 }
2993
2994         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
2995                 off += reg->var_off.value;
2996                 err = check_stack_access(env, reg, off, size);
2997                 if (err)
2998                         return err;
2999
3000                 state = func(env, reg);
3001                 err = update_stack_depth(env, state, off);
3002                 if (err)
3003                         return err;
3004
3005                 if (t == BPF_WRITE)
3006                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
3007                                                 value_regno, insn_idx);
3008                 else
3009                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
3010                                                value_regno);
3011         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
3012                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
3013                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
3014                         return -EACCES;
3015                 }
3016                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
3017                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
3018                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
3019                                 value_regno);
3020                         return -EACCES;
3021                 }
3022                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
3023                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
3024                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
3025         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
3026                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
3027                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
3028                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
3029                                 value_regno);
3030                         return -EACCES;
3031                 }
3032
3033                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
3034                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
3035                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
3036         } else if (type_is_sk_pointer(reg->type)) {
3037                 if (t == BPF_WRITE) {
3038                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
3039                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
3040                         return -EACCES;
3041                 }
3042                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
3043                 if (!err && value_regno >= 0)
3044                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
3045         } else if (reg->type == PTR_TO_TP_BUFFER) {
3046                 err = check_tp_buffer_access(env, reg, regno, off, size);
3047                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
3048                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
3049         } else if (reg->type == PTR_TO_BTF_ID) {
3050                 err = check_ptr_to_btf_access(env, regs, regno, off, size, t,
3051                                               value_regno);
3052         } else {
3053                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
3054                         reg_type_str[reg->type]);
3055                 return -EACCES;
3056         }
3057
3058         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
3059             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
3060                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
3061                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
3062         }
3063         return err;
3064 }
3065
3066 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
3067 {
3068         int err;
3069
3070         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
3071             insn->imm != 0) {
3072                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
3073                 return -EINVAL;
3074         }
3075
3076         /* check src1 operand */
3077         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3078         if (err)
3079                 return err;
3080
3081         /* check src2 operand */
3082         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3083         if (err)
3084                 return err;
3085
3086         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
3087                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
3088                 return -EACCES;
3089         }
3090
3091         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
3092             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
3093             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg) ||
3094             is_sk_reg(env, insn->dst_reg)) {
3095                 verbose(env, "BPF_XADD stores into R%d %s is not allowed\n",
3096                         insn->dst_reg,
3097                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
3098                 return -EACCES;
3099         }
3100
3101         /* check whether atomic_add can read the memory */
3102         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3103                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1, true);
3104         if (err)
3105                 return err;
3106
3107         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
3108         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3109                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
3110 }
3111
3112 static int __check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3113                                   int off, int access_size,
3114                                   bool zero_size_allowed)
3115 {
3116         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3117
3118         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
3119             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
3120                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3121                         verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
3122                                 regno, off, access_size);
3123                 } else {
3124                         char tn_buf[48];
3125
3126                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3127                         verbose(env, "invalid stack type R%d var_off=%s access_size=%d\n",
3128                                 regno, tn_buf, access_size);
3129                 }
3130                 return -EACCES;
3131         }
3132         return 0;
3133 }
3134
3135 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
3136  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
3137  * and all elements of stack are initialized.
3138  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
3139  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
3140  */
3141 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3142                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
3143                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
3144 {
3145         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3146         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
3147         int err, min_off, max_off, i, j, slot, spi;
3148
3149         if (reg->type != PTR_TO_STACK) {
3150                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
3151                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
3152                     register_is_null(reg))
3153                         return 0;
3154
3155                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
3156                         reg_type_str[reg->type],
3157                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
3158                 return -EACCES;
3159         }
3160
3161         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3162                 min_off = max_off = reg->var_off.value + reg->off;
3163                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
3164                                              zero_size_allowed);
3165                 if (err)
3166                         return err;
3167         } else {
3168                 /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for
3169                  * simplicity since it requires corresponding support in
3170                  * Spectre masking for stack ALU.
3171                  * See also retrieve_ptr_limit().
3172                  */
3173                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
3174                         char tn_buf[48];
3175
3176                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3177                         verbose(env, "R%d indirect variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
3178                                 regno, tn_buf);
3179                         return -EACCES;
3180                 }
3181                 /* Only initialized buffer on stack is allowed to be accessed
3182                  * with variable offset. With uninitialized buffer it's hard to
3183                  * guarantee that whole memory is marked as initialized on
3184                  * helper return since specific bounds are unknown what may
3185                  * cause uninitialized stack leaking.
3186                  */
3187                 if (meta && meta->raw_mode)
3188                         meta = NULL;
3189
3190                 if (reg->smax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF ||
3191                     reg->smax_value <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
3192                         verbose(env, "R%d unbounded indirect variable offset stack access\n",
3193                                 regno);
3194                         return -EACCES;
3195                 }
3196                 min_off = reg->smin_value + reg->off;
3197                 max_off = reg->smax_value + reg->off;
3198                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
3199                                              zero_size_allowed);
3200                 if (err) {
3201                         verbose(env, "R%d min value is outside of stack bound\n",
3202                                 regno);
3203                         return err;
3204                 }
3205                 err = __check_stack_boundary(env, regno, max_off, access_size,
3206                                              zero_size_allowed);
3207                 if (err) {
3208                         verbose(env, "R%d max value is outside of stack bound\n",
3209                                 regno);
3210                         return err;
3211                 }
3212         }
3213
3214         if (meta && meta->raw_mode) {
3215                 meta->access_size = access_size;
3216                 meta->regno = regno;
3217                 return 0;
3218         }
3219
3220         for (i = min_off; i < max_off + access_size; i++) {
3221                 u8 *stype;
3222
3223                 slot = -i - 1;
3224                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
3225                 if (state->allocated_stack <= slot)
3226                         goto err;
3227                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
3228                 if (*stype == STACK_MISC)
3229                         goto mark;
3230                 if (*stype == STACK_ZERO) {
3231                         /* helper can write anything into the stack */
3232                         *stype = STACK_MISC;
3233                         goto mark;
3234                 }
3235                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
3236                     state->stack[spi].spilled_ptr.type == SCALAR_VALUE) {
3237                         __mark_reg_unknown(&state->stack[spi].spilled_ptr);
3238                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
3239                                 state->stack[spi].slot_type[j] = STACK_MISC;
3240                         goto mark;
3241                 }
3242
3243 err:
3244                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3245                         verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
3246                                 min_off, i - min_off, access_size);
3247                 } else {
3248                         char tn_buf[48];
3249
3250                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3251                         verbose(env, "invalid indirect read from stack var_off %s+%d size %d\n",
3252                                 tn_buf, i - min_off, access_size);
3253                 }
3254                 return -EACCES;
3255 mark:
3256                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
3257                  * the whole slot to be marked as 'read'
3258                  */
3259                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
3260                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
3261                               REG_LIVE_READ64);
3262         }
3263         return update_stack_depth(env, state, min_off);
3264 }
3265
3266 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3267                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
3268                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
3269 {
3270         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3271
3272         switch (reg->type) {
3273         case PTR_TO_PACKET:
3274         case PTR_TO_PACKET_META:
3275                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
3276                                            zero_size_allowed);
3277         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3278                 if (check_map_access_type(env, regno, reg->off, access_size,
3279                                           meta && meta->raw_mode ? BPF_WRITE :
3280                                           BPF_READ))
3281                         return -EACCES;
3282                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
3283                                         zero_size_allowed);
3284         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
3285                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
3286                                             zero_size_allowed, meta);
3287         }
3288 }
3289
3290 /* Implementation details:
3291  * bpf_map_lookup returns PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
3292  * Two bpf_map_lookups (even with the same key) will have different reg->id.
3293  * For traditional PTR_TO_MAP_VALUE the verifier clears reg->id after
3294  * value_or_null->value transition, since the verifier only cares about
3295  * the range of access to valid map value pointer and doesn't care about actual
3296  * address of the map element.
3297  * For maps with 'struct bpf_spin_lock' inside map value the verifier keeps
3298  * reg->id > 0 after value_or_null->value transition. By doing so
3299  * two bpf_map_lookups will be considered two different pointers that
3300  * point to different bpf_spin_locks.
3301  * The verifier allows taking only one bpf_spin_lock at a time to avoid
3302  * dead-locks.
3303  * Since only one bpf_spin_lock is allowed the checks are simpler than
3304  * reg_is_refcounted() logic. The verifier needs to remember only
3305  * one spin_lock instead of array of acquired_refs.
3306  * cur_state->active_spin_lock remembers which map value element got locked
3307  * and clears it after bpf_spin_unlock.
3308  */
3309 static int process_spin_lock(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3310                              bool is_lock)
3311 {
3312         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3313         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
3314         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
3315         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3316         u64 val = reg->var_off.value;
3317
3318         if (reg->type != PTR_TO_MAP_VALUE) {
3319                 verbose(env, "R%d is not a pointer to map_value\n", regno);
3320                 return -EINVAL;
3321         }
3322         if (!is_const) {
3323                 verbose(env,
3324                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_spin_lock has to be at the constant offset\n",
3325                         regno);
3326                 return -EINVAL;
3327         }
3328         if (!map->btf) {
3329                 verbose(env,
3330                         "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_spin_lock\n",
3331                         map->name);
3332                 return -EINVAL;
3333         }
3334         if (!map_value_has_spin_lock(map)) {
3335                 if (map->spin_lock_off == -E2BIG)
3336                         verbose(env,
3337                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_spin_lock'\n",
3338                                 map->name);
3339                 else if (map->spin_lock_off == -ENOENT)
3340                         verbose(env,
3341                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_spin_lock'\n",
3342                                 map->name);
3343                 else
3344                         verbose(env,
3345                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_spin_lock is mangled\n",
3346                                 map->name);
3347                 return -EINVAL;
3348         }
3349         if (map->spin_lock_off != val + reg->off) {
3350                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_spin_lock'\n",
3351                         val + reg->off);
3352                 return -EINVAL;
3353         }
3354         if (is_lock) {
3355                 if (cur->active_spin_lock) {
3356                         verbose(env,
3357                                 "Locking two bpf_spin_locks are not allowed\n");
3358                         return -EINVAL;
3359                 }
3360                 cur->active_spin_lock = reg->id;
3361         } else {
3362                 if (!cur->active_spin_lock) {
3363                         verbose(env, "bpf_spin_unlock without taking a lock\n");
3364                         return -EINVAL;
3365                 }
3366                 if (cur->active_spin_lock != reg->id) {
3367                         verbose(env, "bpf_spin_unlock of different lock\n");
3368                         return -EINVAL;
3369                 }
3370                 cur->active_spin_lock = 0;
3371         }
3372         return 0;
3373 }
3374
3375 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
3376 {
3377         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
3378                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
3379                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3380 }
3381
3382 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
3383 {
3384         return type == ARG_CONST_SIZE ||
3385                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
3386 }
3387
3388 static bool arg_type_is_int_ptr(enum bpf_arg_type type)
3389 {
3390         return type == ARG_PTR_TO_INT ||
3391                type == ARG_PTR_TO_LONG;
3392 }
3393
3394 static int int_ptr_type_to_size(enum bpf_arg_type type)
3395 {
3396         if (type == ARG_PTR_TO_INT)
3397                 return sizeof(u32);
3398         else if (type == ARG_PTR_TO_LONG)
3399                 return sizeof(u64);
3400
3401         return -EINVAL;
3402 }
3403
3404 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3405                           enum bpf_arg_type arg_type,
3406                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
3407 {
3408         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3409         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
3410         int err = 0;
3411
3412         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
3413                 return 0;
3414
3415         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
3416         if (err)
3417                 return err;
3418
3419         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
3420                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
3421                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
3422                                 regno);
3423                         return -EACCES;
3424                 }
3425                 return 0;
3426         }
3427
3428         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
3429             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
3430                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
3431                 return -EACCES;
3432         }
3433
3434         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
3435             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3436             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE ||
3437             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
3438                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3439                 if (register_is_null(reg) &&
3440                     arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3441                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3442                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3443                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3444                          type != expected_type)
3445                         goto err_type;
3446         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
3447                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
3448                 expected_type = SCALAR_VALUE;
3449                 if (type != expected_type)
3450                         goto err_type;
3451         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3452                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
3453                 if (type != expected_type)
3454                         goto err_type;
3455         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
3456                 expected_type = PTR_TO_CTX;
3457                 if (type != expected_type)
3458                         goto err_type;
3459                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
3460                 if (err < 0)
3461                         return err;
3462         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON) {
3463                 expected_type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
3464                 /* Any sk pointer can be ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON */
3465                 if (!type_is_sk_pointer(type))
3466                         goto err_type;
3467                 if (reg->ref_obj_id) {
3468                         if (meta->ref_obj_id) {
3469                                 verbose(env, "verifier internal error: more than one arg with ref_obj_id R%d %u %u\n",
3470                                         regno, reg->ref_obj_id,
3471                                         meta->ref_obj_id);
3472                                 return -EFAULT;
3473                         }
3474                         meta->ref_obj_id = reg->ref_obj_id;
3475                 }
3476         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCKET) {
3477                 expected_type = PTR_TO_SOCKET;
3478                 if (type != expected_type)
3479                         goto err_type;
3480         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_BTF_ID) {
3481                 expected_type = PTR_TO_BTF_ID;
3482                 if (type != expected_type)
3483                         goto err_type;
3484                 if (reg->btf_id != meta->btf_id) {
3485                         verbose(env, "Helper has type %s got %s in R%d\n",
3486                                 kernel_type_name(meta->btf_id),
3487                                 kernel_type_name(reg->btf_id), regno);
3488
3489                         return -EACCES;
3490                 }
3491                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value || reg->off) {
3492                         verbose(env, "R%d is a pointer to in-kernel struct with non-zero offset\n",
3493                                 regno);
3494                         return -EACCES;
3495                 }
3496         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK) {
3497                 if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_lock) {
3498                         if (process_spin_lock(env, regno, true))
3499                                 return -EACCES;
3500                 } else if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_unlock) {
3501                         if (process_spin_lock(env, regno, false))
3502                                 return -EACCES;
3503                 } else {
3504                         verbose(env, "verifier internal error\n");
3505                         return -EFAULT;
3506                 }
3507         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
3508                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3509                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
3510                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
3511                  * happens during stack boundary checking.
3512                  */
3513                 if (register_is_null(reg) &&
3514                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
3515                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3516                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3517                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3518                          type != expected_type)
3519                         goto err_type;
3520                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3521         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3522                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3523                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3524                     type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3525                     type != expected_type)
3526                         goto err_type;
3527         } else {
3528                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
3529                 return -EFAULT;
3530         }
3531
3532         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3533                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
3534                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
3535         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
3536                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
3537                  * check that [key, key + map->key_size) are within
3538                  * stack limits and initialized
3539                  */
3540                 if (!meta->map_ptr) {
3541                         /* in function declaration map_ptr must come before
3542                          * map_key, so that it's verified and known before
3543                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
3544                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
3545                          */
3546                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
3547                         return -EACCES;
3548                 }
3549                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3550                                               meta->map_ptr->key_size, false,
3551                                               NULL);
3552         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3553                    (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
3554                     !register_is_null(reg)) ||
3555                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
3556                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
3557                  * check [value, value + map->value_size) validity
3558                  */
3559                 if (!meta->map_ptr) {
3560                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
3561                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
3562                         return -EACCES;
3563                 }
3564                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
3565                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3566                                               meta->map_ptr->value_size, false,
3567                                               meta);
3568         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
3569                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
3570
3571                 /* remember the mem_size which may be used later
3572                  * to refine return values.
3573                  */
3574                 meta->msize_smax_value = reg->smax_value;
3575                 meta->msize_umax_value = reg->umax_value;
3576
3577                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
3578                  * happens using its boundaries.
3579                  */
3580                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
3581                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
3582                          * mode so that the program is required to
3583                          * initialize all the memory that the helper could
3584                          * just partially fill up.
3585                          */
3586                         meta = NULL;
3587
3588                 if (reg->smin_value < 0) {
3589                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
3590                                 regno);
3591                         return -EACCES;
3592                 }
3593
3594                 if (reg->umin_value == 0) {
3595                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
3596                                                       zero_size_allowed,
3597                                                       meta);
3598                         if (err)
3599                                 return err;
3600                 }
3601
3602                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
3603                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
3604                                 regno);
3605                         return -EACCES;
3606                 }
3607                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
3608                                               reg->umax_value,
3609                                               zero_size_allowed, meta);
3610                 if (!err)
3611                         err = mark_chain_precision(env, regno);
3612         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3613                 int size = int_ptr_type_to_size(arg_type);
3614
3615                 err = check_helper_mem_access(env, regno, size, false, meta);
3616                 if (err)
3617                         return err;
3618                 err = check_ptr_alignment(env, reg, 0, size, true);
3619         }
3620
3621         return err;
3622 err_type:
3623         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
3624                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
3625         return -EACCES;
3626 }
3627
3628 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
3629                                         struct bpf_map *map, int func_id)
3630 {
3631         if (!map)
3632                 return 0;
3633
3634         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
3635         switch (map->map_type) {
3636         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
3637                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
3638                         goto error;
3639                 break;
3640         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
3641                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
3642                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
3643                     func_id != BPF_FUNC_skb_output &&
3644                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
3645                         goto error;
3646                 break;
3647         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
3648                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
3649                         goto error;
3650                 break;
3651         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
3652                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
3653                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
3654                         goto error;
3655                 break;
3656         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
3657         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
3658                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
3659                         goto error;
3660                 break;
3661         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
3662         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH:
3663                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
3664                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3665                         goto error;
3666                 break;
3667         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
3668          * appear.
3669          */
3670         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
3671                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
3672                         goto error;
3673                 break;
3674         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
3675                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
3676                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3677                         goto error;
3678                 break;
3679         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
3680         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
3681                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3682                         goto error;
3683                 break;
3684         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
3685                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
3686                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
3687                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3688                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map)
3689                         goto error;
3690                 break;
3691         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
3692                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
3693                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
3694                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3695                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash)
3696                         goto error;
3697                 break;
3698         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
3699                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
3700                         goto error;
3701                 break;
3702         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
3703         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
3704                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
3705                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
3706                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
3707                         goto error;
3708                 break;
3709         case BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE:
3710                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_storage_get &&
3711                     func_id != BPF_FUNC_sk_storage_delete)
3712                         goto error;
3713                 break;
3714         default:
3715                 break;
3716         }
3717
3718         /* ... and second from the function itself. */
3719         switch (func_id) {
3720         case BPF_FUNC_tail_call:
3721                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
3722                         goto error;
3723                 if (env->subprog_cnt > 1) {
3724                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in programs with bpf-to-bpf calls\n");
3725                         return -EINVAL;
3726                 }
3727                 break;
3728         case BPF_FUNC_perf_event_read:
3729         case BPF_FUNC_perf_event_output:
3730         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
3731         case BPF_FUNC_skb_output:
3732                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
3733                         goto error;
3734                 break;
3735         case BPF_FUNC_get_stackid:
3736                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
3737                         goto error;
3738                 break;
3739         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
3740         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
3741                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
3742                         goto error;
3743                 break;
3744         case BPF_FUNC_redirect_map:
3745                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
3746                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH &&
3747                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
3748                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
3749                         goto error;
3750                 break;
3751         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
3752         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
3753         case BPF_FUNC_sock_map_update:
3754                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
3755                         goto error;
3756                 break;
3757         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
3758         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
3759         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
3760                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
3761                         goto error;
3762                 break;
3763         case BPF_FUNC_get_local_storage:
3764                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
3765                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
3766                         goto error;
3767                 break;
3768         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
3769                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY)
3770                         goto error;
3771                 break;
3772         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
3773         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
3774         case BPF_FUNC_map_push_elem:
3775                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
3776                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
3777                         goto error;
3778                 break;
3779         case BPF_FUNC_sk_storage_get:
3780         case BPF_FUNC_sk_storage_delete:
3781                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE)
3782                         goto error;
3783                 break;
3784         default:
3785                 break;
3786         }
3787
3788         return 0;
3789 error:
3790         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
3791                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
3792         return -EINVAL;
3793 }
3794
3795 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3796 {
3797         int count = 0;
3798
3799         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3800                 count++;
3801         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3802                 count++;
3803         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3804                 count++;
3805         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3806                 count++;
3807         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3808                 count++;
3809
3810         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
3811          * which is sufficient for the helper functions we have
3812          * right now.
3813          */
3814         return count <= 1;
3815 }
3816
3817 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
3818                                     enum bpf_arg_type arg_next)
3819 {
3820         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3821                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
3822                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3823                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
3824 }
3825
3826 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3827 {
3828         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
3829          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
3830          * to be paired, so make sure there's no buggy
3831          * helper function specification.
3832          */
3833         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
3834             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
3835             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
3836             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
3837             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
3838             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
3839                 return false;
3840
3841         return true;
3842 }
3843
3844 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3845 {
3846         int count = 0;
3847
3848         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg1_type))
3849                 count++;
3850         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg2_type))
3851                 count++;
3852         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg3_type))
3853                 count++;
3854         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg4_type))
3855                 count++;
3856         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg5_type))
3857                 count++;
3858
3859         /* A reference acquiring function cannot acquire
3860          * another refcounted ptr.
3861          */
3862         if (is_acquire_function(func_id) && count)
3863                 return false;
3864
3865         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
3866          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
3867          */
3868         return count <= 1;
3869 }
3870
3871 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3872 {
3873         return check_raw_mode_ok(fn) &&
3874                check_arg_pair_ok(fn) &&
3875                check_refcount_ok(fn, func_id) ? 0 : -EINVAL;
3876 }
3877
3878 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
3879  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
3880  */
3881 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
3882                                      struct bpf_func_state *state)
3883 {
3884         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3885         int i;
3886
3887         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3888                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
3889                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3890
3891         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3892                 if (!reg)
3893                         continue;
3894                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
3895                         __mark_reg_unknown(reg);
3896         }
3897 }
3898
3899 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
3900 {
3901         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3902         int i;
3903
3904         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3905                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
3906 }
3907
3908 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
3909                                    struct bpf_func_state *state,
3910                                    int ref_obj_id)
3911 {
3912         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3913         int i;
3914
3915         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3916                 if (regs[i].ref_obj_id == ref_obj_id)
3917                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3918
3919         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3920                 if (!reg)
3921                         continue;
3922                 if (reg->ref_obj_id == ref_obj_id)
3923                         __mark_reg_unknown(reg);
3924         }
3925 }
3926
3927 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
3928  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
3929  */
3930 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
3931                              int ref_obj_id)
3932 {
3933         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3934         int err;
3935         int i;
3936
3937         err = release_reference_state(cur_func(env), ref_obj_id);
3938         if (err)
3939                 return err;
3940
3941         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3942                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], ref_obj_id);
3943
3944         return 0;
3945 }
3946
3947 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
3948                            int *insn_idx)
3949 {
3950         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
3951         struct bpf_func_state *caller, *callee;
3952         int i, err, subprog, target_insn;
3953
3954         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
3955                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
3956                         state->curframe + 2);
3957                 return -E2BIG;
3958         }
3959
3960         target_insn = *insn_idx + insn->imm;
3961         subprog = find_subprog(env, target_insn + 1);
3962         if (subprog < 0) {
3963                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3964                         target_insn + 1);
3965                 return -EFAULT;
3966         }
3967
3968         caller = state->frame[state->curframe];
3969         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
3970                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
3971                         state->curframe + 1);
3972                 return -EFAULT;
3973         }
3974
3975         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
3976         if (!callee)
3977                 return -ENOMEM;
3978         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
3979
3980         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
3981          * into its own stack before reading from it.
3982          * callee can read/write into caller's stack
3983          */
3984         init_func_state(env, callee,
3985                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
3986                         *insn_idx /* callsite */,
3987                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
3988                         subprog /* subprog number within this prog */);
3989
3990         /* Transfer references to the callee */
3991         err = transfer_reference_state(callee, caller);
3992         if (err)
3993                 return err;
3994
3995         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
3996          * pointers, which connects us up to the liveness chain
3997          */
3998         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
3999                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
4000
4001         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
4002         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
4003                 mark_reg_not_init(env, caller->regs, caller_saved[i]);
4004                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
4005         }
4006
4007         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
4008         state->curframe++;
4009
4010         if (btf_check_func_arg_match(env, subprog))
4011                 return -EINVAL;
4012
4013         /* and go analyze first insn of the callee */
4014         *insn_idx = target_insn;
4015
4016         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
4017                 verbose(env, "caller:\n");
4018                 print_verifier_state(env, caller);
4019                 verbose(env, "callee:\n");
4020                 print_verifier_state(env, callee);
4021         }
4022         return 0;
4023 }
4024
4025 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
4026 {
4027         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
4028         struct bpf_func_state *caller, *callee;
4029         struct bpf_reg_state *r0;
4030         int err;
4031
4032         callee = state->frame[state->curframe];
4033         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
4034         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
4035                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
4036                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
4037                  * since these pointers are valid. Only current stack
4038                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
4039                  * but let's be conservative
4040                  */
4041                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
4042                 return -EINVAL;
4043         }
4044
4045         state->curframe--;
4046         caller = state->frame[state->curframe];
4047         /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
4048         caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
4049
4050         /* Transfer references to the caller */
4051         err = transfer_reference_state(caller, callee);
4052         if (err)
4053                 return err;
4054
4055         *insn_idx = callee->callsite + 1;
4056         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
4057                 verbose(env, "returning from callee:\n");
4058                 print_verifier_state(env, callee);
4059                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
4060                 print_verifier_state(env, caller);
4061         }
4062         /* clear everything in the callee */
4063         free_func_state(callee);
4064         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
4065         return 0;
4066 }
4067
4068 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
4069                                    int func_id,
4070                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
4071 {
4072         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
4073
4074         if (ret_type != RET_INTEGER ||
4075             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
4076              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str))
4077                 return;
4078
4079         ret_reg->smax_value = meta->msize_smax_value;
4080         ret_reg->umax_value = meta->msize_umax_value;
4081         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
4082         __reg_bound_offset(ret_reg);
4083 }
4084
4085 static int
4086 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
4087                 int func_id, int insn_idx)
4088 {
4089         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
4090         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
4091
4092         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
4093             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
4094             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
4095             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
4096             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
4097             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
4098             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem)
4099                 return 0;
4100
4101         if (map == NULL) {
4102                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
4103                 return -EINVAL;
4104         }
4105
4106         /* In case of read-only, some additional restrictions
4107          * need to be applied in order to prevent altering the
4108          * state of the map from program side.
4109          */
4110         if ((map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) &&
4111             (func_id == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
4112              func_id == BPF_FUNC_map_update_elem ||
4113              func_id == BPF_FUNC_map_push_elem ||
4114              func_id == BPF_FUNC_map_pop_elem)) {
4115                 verbose(env, "write into map forbidden\n");
4116                 return -EACCES;
4117         }
4118
4119         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state))
4120                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
4121                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
4122         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state) != meta->map_ptr)
4123                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
4124                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
4125         return 0;
4126 }
4127
4128 static int
4129 record_func_key(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
4130                 int func_id, int insn_idx)
4131 {
4132         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
4133         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg;
4134         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
4135         struct tnum range;
4136         u64 val;
4137
4138         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
4139                 return 0;
4140         if (!map || map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY) {
4141                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
4142                 return -EINVAL;
4143         }
4144
4145         range = tnum_range(0, map->max_entries - 1);
4146         reg = &regs[BPF_REG_3];
4147
4148         if (!register_is_const(reg) || !tnum_in(range, reg->var_off)) {
4149                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
4150                 return 0;
4151         }
4152
4153         val = reg->var_off.value;
4154         if (bpf_map_key_unseen(aux))
4155                 bpf_map_key_store(aux, val);
4156         else if (!bpf_map_key_poisoned(aux) &&
4157                   bpf_map_key_immediate(aux) != val)
4158                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
4159         return 0;
4160 }
4161
4162 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
4163 {
4164         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
4165         int i;
4166
4167         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
4168                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
4169                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
4170         }
4171         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
4172 }
4173
4174 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
4175 {
4176         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
4177         struct bpf_reg_state *regs;
4178         struct bpf_call_arg_meta meta;
4179         bool changes_data;
4180         int i, err;
4181
4182         /* find function prototype */
4183         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
4184                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
4185                         func_id);
4186                 return -EINVAL;
4187         }
4188
4189         if (env->ops->get_func_proto)
4190                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
4191         if (!fn) {
4192                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
4193                         func_id);
4194                 return -EINVAL;
4195         }
4196
4197         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
4198         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
4199                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
4200                 return -EINVAL;
4201         }
4202
4203         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
4204         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
4205         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
4206                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
4207                         func_id_name(func_id), func_id);
4208                 return -EINVAL;
4209         }
4210
4211         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
4212         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
4213
4214         err = check_func_proto(fn, func_id);
4215         if (err) {
4216                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
4217                         func_id_name(func_id), func_id);
4218                 return err;
4219         }
4220
4221         meta.func_id = func_id;
4222         /* check args */
4223         for (i = 0; i < 5; i++) {
4224                 err = btf_resolve_helper_id(&env->log, fn, i);
4225                 if (err > 0)
4226                         meta.btf_id = err;
4227                 err = check_func_arg(env, BPF_REG_1 + i, fn->arg_type[i], &meta);
4228                 if (err)
4229                         return err;
4230         }
4231
4232         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
4233         if (err)
4234                 return err;
4235
4236         err = record_func_key(env, &meta, func_id, insn_idx);
4237         if (err)
4238                 return err;
4239
4240         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
4241          * is inferred from register state.
4242          */
4243         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
4244                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
4245                                        BPF_WRITE, -1, false);
4246                 if (err)
4247                         return err;
4248         }
4249
4250         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
4251                 err = check_reference_leak(env);
4252                 if (err) {
4253                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
4254                         return err;
4255                 }
4256         } else if (is_release_function(func_id)) {
4257                 err = release_reference(env, meta.ref_obj_id);
4258                 if (err) {
4259                         verbose(env, "func %s#%d reference has not been acquired before\n",
4260                                 func_id_name(func_id), func_id);
4261                         return err;
4262                 }
4263         }
4264
4265         regs = cur_regs(env);
4266
4267         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
4268          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
4269          */
4270         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
4271             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
4272                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
4273                 return -EINVAL;
4274         }
4275
4276         /* reset caller saved regs */
4277         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
4278                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
4279                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
4280         }
4281
4282         /* helper call returns 64-bit value. */
4283         regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4284
4285         /* update return register (already marked as written above) */
4286         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
4287                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
4288                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
4289         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
4290                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
4291         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
4292                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4293                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
4294                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4295                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
4296                  * can check 'value_size' boundary of memory access
4297                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
4298                  */
4299                 if (meta.map_ptr == NULL) {
4300                         verbose(env,
4301                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
4302                         return -EINVAL;
4303                 }
4304                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
4305                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4306                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
4307                         if (map_value_has_spin_lock(meta.map_ptr))
4308                                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4309                 } else {
4310                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
4311                         regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4312                 }
4313         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
4314                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4315                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
4316                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4317         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
4318                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4319                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL;
4320                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4321         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
4322                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4323                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
4324                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4325         } else {
4326                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
4327                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
4328                 return -EINVAL;
4329         }
4330
4331         if (is_ptr_cast_function(func_id)) {
4332                 /* For release_reference() */
4333                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = meta.ref_obj_id;
4334         } else if (is_acquire_function(func_id)) {
4335                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
4336
4337                 if (id < 0)
4338                         return id;
4339                 /* For mark_ptr_or_null_reg() */
4340                 regs[BPF_REG_0].id = id;
4341                 /* For release_reference() */
4342                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = id;
4343         }
4344
4345         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
4346
4347         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
4348         if (err)
4349                 return err;
4350
4351         if (func_id == BPF_FUNC_get_stack && !env->prog->has_callchain_buf) {
4352                 const char *err_str;
4353
4354 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
4355                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
4356                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
4357 #else
4358                 err = -ENOTSUPP;
4359                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
4360 #endif
4361                 if (err) {
4362                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
4363                         return err;
4364                 }
4365
4366                 env->prog->has_callchain_buf = true;
4367         }
4368
4369         if (changes_data)
4370                 clear_all_pkt_pointers(env);
4371         return 0;
4372 }
4373
4374 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
4375 {
4376         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
4377         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
4378
4379         if (b < 0)
4380                 return res > a;
4381         return res < a;
4382 }
4383
4384 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
4385 {
4386         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
4387         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
4388
4389         if (b < 0)
4390                 return res < a;
4391         return res > a;
4392 }
4393
4394 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
4395                                   const struct bpf_reg_state *reg,
4396                                   enum bpf_reg_type type)
4397 {
4398         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
4399         s64 val = reg->var_off.value;
4400         s64 smin = reg->smin_value;
4401
4402         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
4403                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
4404                         reg_type_str[type], val);
4405                 return false;
4406         }
4407
4408         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4409                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
4410                         reg_type_str[type], reg->off);
4411                 return false;
4412         }
4413
4414         if (smin == S64_MIN) {
4415                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
4416                         reg_type_str[type]);
4417                 return false;
4418         }
4419
4420         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4421                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
4422                         smin, reg_type_str[type]);
4423                 return false;
4424         }
4425
4426         return true;
4427 }
4428
4429 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
4430 {
4431         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
4432 }
4433
4434 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4435                               u32 *ptr_limit, u8 opcode, bool off_is_neg)
4436 {
4437         bool mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
4438                             (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
4439         u32 off;
4440
4441         switch (ptr_reg->type) {
4442         case PTR_TO_STACK:
4443                 /* Indirect variable offset stack access is prohibited in
4444                  * unprivileged mode so it's not handled here.
4445                  */
4446                 off = ptr_reg->off + ptr_reg->var_off.value;
4447                 if (mask_to_left)
4448                         *ptr_limit = MAX_BPF_STACK + off;
4449                 else
4450                         *ptr_limit = -off;
4451                 return 0;
4452         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4453                 if (mask_to_left) {
4454                         *ptr_limit = ptr_reg->umax_value + ptr_reg->off;
4455                 } else {
4456                         off = ptr_reg->smin_value + ptr_reg->off;
4457                         *ptr_limit = ptr_reg->map_ptr->value_size - off;
4458                 }
4459                 return 0;
4460         default:
4461                 return -EINVAL;
4462         }
4463 }
4464
4465 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
4466                                     const struct bpf_insn *insn)
4467 {
4468         return env->allow_ptr_leaks || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
4469 }
4470
4471 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
4472                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
4473 {
4474         /* If we arrived here from different branches with different
4475          * state or limits to sanitize, then this won't work.
4476          */
4477         if (aux->alu_state &&
4478             (aux->alu_state != alu_state ||
4479              aux->alu_limit != alu_limit))
4480                 return -EACCES;
4481
4482         /* Corresponding fixup done in fixup_bpf_calls(). */
4483         aux->alu_state = alu_state;
4484         aux->alu_limit = alu_limit;
4485         return 0;
4486 }
4487
4488 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4489                             struct bpf_insn *insn)
4490 {
4491         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
4492
4493         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4494                 return 0;
4495
4496         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
4497 }
4498
4499 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4500                             struct bpf_insn *insn,
4501                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4502                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
4503                             bool off_is_neg)
4504 {
4505         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4506         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
4507         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
4508         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4509         u32 alu_state, alu_limit;
4510         struct bpf_reg_state tmp;
4511         bool ret;
4512
4513         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4514                 return 0;
4515
4516         /* We already marked aux for masking from non-speculative
4517          * paths, thus we got here in the first place. We only care
4518          * to explore bad access from here.
4519          */
4520         if (vstate->speculative)
4521                 goto do_sim;
4522
4523         alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
4524         alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
4525                      BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
4526
4527         if (retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, opcode, off_is_neg))
4528                 return 0;
4529         if (update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit))
4530                 return -EACCES;
4531 do_sim:
4532         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
4533          * speculative execution from truncation as a result of
4534          * masking when off was not within expected range. If off
4535          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
4536          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
4537          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
4538          * and truncated reg-based in the other in order to explore
4539          * bad access.
4540          */
4541         if (!ptr_is_dst_reg) {
4542                 tmp = *dst_reg;
4543                 *dst_reg = *ptr_reg;
4544         }
4545         ret = push_stack(env, env->insn_idx + 1, env->insn_idx, true);
4546         if (!ptr_is_dst_reg && ret)
4547                 *dst_reg = tmp;
4548         return !ret ? -EFAULT : 0;
4549 }
4550
4551 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
4552  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
4553  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
4554  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
4555  */
4556 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4557                                    struct bpf_insn *insn,
4558                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4559                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
4560 {
4561         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4562         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4563         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
4564         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
4565         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
4566             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
4567         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
4568             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
4569         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
4570         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4571         int ret;
4572
4573         dst_reg = &regs[dst];
4574
4575         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
4576             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
4577                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
4578                  * e.g. dead branches.
4579                  */
4580                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4581                 return 0;
4582         }
4583
4584         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
4585                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
4586                 verbose(env,
4587                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
4588                         dst);
4589                 return -EACCES;
4590         }
4591
4592         switch (ptr_reg->type) {
4593         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
4594                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
4595                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4596                 return -EACCES;
4597         case CONST_PTR_TO_MAP:
4598         case PTR_TO_PACKET_END:
4599         case PTR_TO_SOCKET:
4600         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
4601         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
4602         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
4603         case PTR_TO_TCP_SOCK:
4604         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
4605         case PTR_TO_XDP_SOCK:
4606                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
4607                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4608                 return -EACCES;
4609         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4610                 if (!env->allow_ptr_leaks && !known && (smin_val < 0) != (smax_val < 0)) {
4611                         verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, pointer arithmetic with it prohibited for !root\n",
4612                                 off_reg == dst_reg ? dst : src);
4613                         return -EACCES;
4614                 }
4615                 /* fall-through */
4616         default:
4617                 break;
4618         }
4619
4620         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
4621          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
4622          */
4623         dst_reg->type = ptr_reg->type;
4624         dst_reg->id = ptr_reg->id;
4625
4626         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
4627             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
4628                 return -EINVAL;
4629
4630         switch (opcode) {
4631         case BPF_ADD:
4632                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
4633                 if (ret < 0) {
4634                         verbose(env, "R%d tried to add from different maps or paths\n", dst);
4635                         return ret;
4636                 }
4637                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
4638                  * the s32 'off' field
4639                  */
4640                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
4641                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
4642                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
4643                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
4644                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
4645                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
4646                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
4647                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
4648                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
4649                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4650                         break;
4651                 }
4652                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
4653                  * == 0, since it's a scalar.
4654                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
4655                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
4656                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
4657                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
4658                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
4659                  * from ptr_reg.
4660                  */
4661                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
4662                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
4663                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4664                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4665                 } else {
4666                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
4667                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
4668                 }
4669                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
4670                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
4671                         dst_reg->umin_value = 0;
4672                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4673                 } else {
4674                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
4675                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
4676                 }
4677                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
4678                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
4679                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4680                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
4681                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
4682                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
4683                         dst_reg->raw = 0;
4684                 }
4685                 break;
4686         case BPF_SUB:
4687                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
4688                 if (ret < 0) {
4689                         verbose(env, "R%d tried to sub from different maps or paths\n", dst);
4690                         return ret;
4691                 }
4692                 if (dst_reg == off_reg) {
4693                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
4694                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
4695                                 dst);
4696                         return -EACCES;
4697                 }
4698                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
4699                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
4700                  * be able to deal with it.
4701                  */
4702                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
4703                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
4704                                 dst);
4705                         return -EACCES;
4706                 }
4707                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
4708                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
4709                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
4710                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
4711                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
4712                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
4713                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
4714                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
4715                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
4716                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
4717                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4718                         break;
4719                 }
4720                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
4721                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
4722                  */
4723                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
4724                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
4725                         /* Overflow possible, we know nothing */
4726                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4727                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4728                 } else {
4729                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
4730                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
4731                 }
4732                 if (umin_ptr < umax_val) {
4733                         /* Overflow possible, we know nothing */
4734                         dst_reg->umin_value = 0;
4735                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4736                 } else {
4737                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
4738                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
4739                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
4740                 }
4741                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
4742                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
4743                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4744                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
4745                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
4746                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
4747                         if (smin_val < 0)
4748                                 dst_reg->raw = 0;
4749                 }
4750                 break;
4751         case BPF_AND:
4752         case BPF_OR:
4753         case BPF_XOR:
4754                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
4755                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
4756                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4757                 return -EACCES;
4758         default:
4759                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
4760                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
4761                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4762                 return -EACCES;
4763         }
4764
4765         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
4766                 return -EINVAL;
4767
4768         __update_reg_bounds(dst_reg);
4769         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4770         __reg_bound_offset(dst_reg);
4771
4772         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
4773          * in order to be able to sanitize access later on.
4774          */
4775         if (!env->allow_ptr_leaks) {
4776                 if (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
4777                     check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
4778                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
4779                                 "prohibited for !root\n", dst);
4780                         return -EACCES;
4781                 } else if (dst_reg->type == PTR_TO_STACK &&
4782                            check_stack_access(env, dst_reg, dst_reg->off +
4783                                               dst_reg->var_off.value, 1)) {
4784                         verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
4785                                 "prohibited for !root\n", dst);
4786                         return -EACCES;
4787                 }
4788         }
4789
4790         return 0;
4791 }
4792
4793 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
4794  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
4795  * need extra checks in the 32-bit case.
4796  */
4797 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4798                                       struct bpf_insn *insn,
4799                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
4800                                       struct bpf_reg_state src_reg)
4801 {
4802         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4803         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4804         bool src_known, dst_known;
4805         s64 smin_val, smax_val;
4806         u64 umin_val, umax_val;
4807         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
4808         u32 dst = insn->dst_reg;
4809         int ret;
4810
4811         if (insn_bitness == 32) {
4812                 /* Relevant for 32-bit RSH: Information can propagate towards
4813                  * LSB, so it isn't sufficient to only truncate the output to
4814                  * 32 bits.
4815                  */
4816                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
4817                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
4818         }
4819
4820         smin_val = src_reg.smin_value;
4821         smax_val = src_reg.smax_value;
4822         umin_val = src_reg.umin_value;
4823         umax_val = src_reg.umax_value;
4824         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
4825         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
4826
4827         if ((src_known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
4828             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
4829                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
4830                  * e.g. dead branches.
4831                  */
4832                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4833                 return 0;
4834         }
4835
4836         if (!src_known &&
4837             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
4838                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4839                 return 0;
4840         }
4841
4842         switch (opcode) {
4843         case BPF_ADD:
4844                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
4845                 if (ret < 0) {
4846                         verbose(env, "R%d tried to add from different pointers or scalars\n", dst);
4847                         return ret;
4848                 }
4849                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
4850                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
4851                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4852                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4853                 } else {
4854                         dst_reg->smin_value += smin_val;
4855                         dst_reg->smax_value += smax_val;
4856                 }
4857                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
4858                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
4859                         dst_reg->umin_value = 0;
4860                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4861                 } else {
4862                         dst_reg->umin_value += umin_val;
4863                         dst_reg->umax_value += umax_val;
4864                 }
4865                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4866                 break;
4867         case BPF_SUB:
4868                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
4869                 if (ret < 0) {
4870                         verbose(env, "R%d tried to sub from different pointers or scalars\n", dst);
4871                         return ret;
4872                 }
4873                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
4874                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
4875                         /* Overflow possible, we know nothing */
4876                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4877                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4878                 } else {
4879                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
4880                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
4881                 }
4882                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
4883                         /* Overflow possible, we know nothing */
4884                         dst_reg->umin_value = 0;
4885                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4886                 } else {
4887                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
4888                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
4889                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
4890                 }
4891                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4892                 break;
4893         case BPF_MUL:
4894                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4895                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
4896                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
4897                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4898                         __update_reg_bounds(dst_reg);
4899                         break;
4900                 }
4901                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
4902                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
4903                  */
4904                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
4905                         /* Potential overflow, we know nothing */
4906                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4907                         /* (except what we can learn from the var_off) */
4908                         __update_reg_bounds(dst_reg);
4909                         break;
4910                 }
4911                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
4912                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
4913                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
4914                         /* Overflow possible, we know nothing */
4915                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4916                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4917                 } else {
4918                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4919                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4920                 }
4921                 break;
4922         case BPF_AND:
4923                 if (src_known && dst_known) {
4924                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
4925                                                   src_reg.var_off.value);
4926                         break;
4927                 }
4928                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
4929                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
4930                  */
4931                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4932                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
4933                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
4934                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4935                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
4936                          * ain't nobody got time for that.
4937                          */
4938                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4939                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4940                 } else {
4941                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
4942                          * cast result into s64.
4943                          */
4944                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4945                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4946                 }
4947                 /* We may learn something more from the var_off */
4948                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4949                 break;
4950         case BPF_OR:
4951                 if (src_known && dst_known) {
4952                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
4953                                                   src_reg.var_off.value);
4954                         break;
4955                 }
4956                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
4957                  * maximum of the operands' minima
4958                  */
4959                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4960                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
4961                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
4962                                       dst_reg->var_off.mask;
4963                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4964                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
4965                          * ain't nobody got time for that.
4966                          */
4967                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4968                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4969                 } else {
4970                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
4971                          * cast result into s64.
4972                          */
4973                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4974                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4975                 }
4976                 /* We may learn something more from the var_off */
4977                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4978                 break;
4979         case BPF_LSH:
4980                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4981                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4982                          * This includes shifts by a negative number.
4983                          */
4984                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4985                         break;
4986                 }
4987                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
4988                  * up from var_off)
4989                  */
4990                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4991                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4992                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
4993                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
4994                         dst_reg->umin_value = 0;
4995                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4996                 } else {
4997                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
4998                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
4999                 }
5000                 dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
5001                 /* We may learn something more from the var_off */
5002                 __update_reg_bounds(dst_reg);
5003                 break;
5004         case BPF_RSH:
5005                 if (umax_val >= insn_bitness) {
5006                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
5007                          * This includes shifts by a negative number.
5008                          */
5009                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5010                         break;
5011                 }
5012                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
5013                  * be negative, then either:
5014                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
5015                  *    unknown, so we lose our signed bounds
5016                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
5017                  *    signed bounds
5018                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
5019                  *    about the result
5020                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
5021                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
5022                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
5023                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
5024                  * var_off of the result.
5025                  */
5026                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
5027                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
5028                 dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
5029                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
5030                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
5031                 /* We may learn something more from the var_off */
5032                 __update_reg_bounds(dst_reg);
5033                 break;
5034         case BPF_ARSH:
5035                 if (umax_val >= insn_bitness) {
5036                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
5037                          * This includes shifts by a negative number.
5038                          */
5039                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5040                         break;
5041                 }
5042
5043                 /* Upon reaching here, src_known is true and
5044                  * umax_val is equal to umin_val.
5045                  */
5046                 dst_reg->smin_value >>= umin_val;
5047                 dst_reg->smax_value >>= umin_val;
5048                 dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val);
5049
5050                 /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
5051                  * dst_reg var_off to refine the result.
5052                  */
5053                 dst_reg->umin_value = 0;
5054                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
5055                 __update_reg_bounds(dst_reg);
5056                 break;
5057         default:
5058                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5059                 break;
5060         }
5061
5062         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
5063                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
5064                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
5065         }
5066
5067         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
5068         __reg_bound_offset(dst_reg);
5069         return 0;
5070 }
5071
5072 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
5073  * and var_off.
5074  */
5075 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
5076                                    struct bpf_insn *insn)
5077 {
5078         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
5079         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5080         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
5081         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
5082         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5083         int err;
5084
5085         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
5086         src_reg = NULL;
5087         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
5088                 ptr_reg = dst_reg;
5089         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5090                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
5091                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
5092                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
5093                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
5094                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
5095                                  * pointer subtraction
5096                                  */
5097                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
5098                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5099                                         return 0;
5100                                 }
5101                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
5102                                         insn->dst_reg,
5103                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
5104                                 return -EACCES;
5105                         } else {
5106                                 /* scalar += pointer
5107                                  * This is legal, but we have to reverse our
5108                                  * src/dest handling in computing the range
5109                                  */
5110                                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
5111                                 if (err)
5112                                         return err;
5113                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
5114                                                                src_reg, dst_reg);
5115                         }
5116                 } else if (ptr_reg) {
5117                         /* pointer += scalar */
5118                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
5119                         if (err)
5120                                 return err;
5121                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
5122                                                        dst_reg, src_reg);
5123                 }
5124         } else {
5125                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
5126                  * need to be able to read from this state.
5127                  */
5128                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
5129                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
5130                 src_reg = &off_reg;
5131                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
5132                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
5133                                                        ptr_reg, src_reg);
5134         }
5135
5136         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
5137         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
5138                 print_verifier_state(env, state);
5139                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
5140                 return -EINVAL;
5141         }
5142         if (WARN_ON(!src_reg)) {
5143                 print_verifier_state(env, state);
5144                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
5145                 return -EINVAL;
5146         }
5147         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
5148 }
5149
5150 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
5151 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
5152 {
5153         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
5154         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5155         int err;
5156
5157         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
5158                 if (opcode == BPF_NEG) {
5159                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
5160                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
5161                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
5162                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
5163                                 return -EINVAL;
5164                         }
5165                 } else {
5166                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
5167                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
5168                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
5169                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
5170                                 return -EINVAL;
5171                         }
5172                 }
5173
5174                 /* check src operand */
5175                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5176                 if (err)
5177                         return err;
5178
5179                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
5180                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
5181                                 insn->dst_reg);
5182                         return -EACCES;
5183                 }
5184
5185                 /* check dest operand */
5186                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
5187                 if (err)
5188                         return err;
5189
5190         } else if (opcode == BPF_MOV) {
5191
5192                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5193                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
5194                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
5195                                 return -EINVAL;
5196                         }
5197
5198                         /* check src operand */
5199                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5200                         if (err)
5201                                 return err;
5202                 } else {
5203                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
5204                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
5205                                 return -EINVAL;
5206                         }
5207                 }
5208
5209                 /* check dest operand, mark as required later */
5210                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
5211                 if (err)
5212                         return err;
5213
5214                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5215                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
5216                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
5217
5218                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
5219                                 /* case: R1 = R2
5220                                  * copy register state to dest reg
5221                                  */
5222                                 *dst_reg = *src_reg;
5223                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
5224                                 dst_reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
5225                         } else {
5226                                 /* R1 = (u32) R2 */
5227                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
5228                                         verbose(env,
5229                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
5230                                                 insn->src_reg);
5231                                         return -EACCES;
5232                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5233                                         *dst_reg = *src_reg;
5234                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
5235                                         dst_reg->subreg_def = env->insn_idx + 1;
5236                                 } else {
5237                                         mark_reg_unknown(env, regs,
5238                                                          insn->dst_reg);
5239                                 }
5240                                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
5241                         }
5242                 } else {
5243                         /* case: R = imm
5244                          * remember the value we stored into this reg
5245                          */
5246                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
5247                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5248                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
5249                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
5250                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
5251                                                  insn->imm);
5252                         } else {
5253                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
5254                                                  (u32)insn->imm);
5255                         }
5256                 }
5257
5258         } else if (opcode > BPF_END) {
5259                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
5260                 return -EINVAL;
5261
5262         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
5263
5264                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5265                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
5266                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
5267                                 return -EINVAL;
5268                         }
5269                         /* check src1 operand */
5270                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5271                         if (err)
5272                                 return err;
5273                 } else {
5274                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
5275                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
5276                                 return -EINVAL;
5277                         }
5278                 }
5279
5280                 /* check src2 operand */
5281                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5282                 if (err)
5283                         return err;
5284
5285                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
5286                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
5287                         verbose(env, "div by zero\n");
5288                         return -EINVAL;
5289                 }
5290
5291                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
5292                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
5293                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
5294
5295                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
5296                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
5297                                 return -EINVAL;
5298                         }
5299                 }
5300
5301                 /* check dest operand */
5302                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
5303                 if (err)
5304                         return err;
5305
5306                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
5307         }
5308
5309         return 0;
5310 }
5311
5312 static void __find_good_pkt_pointers(struct bpf_func_state *state,
5313                                      struct bpf_reg_state *dst_reg,
5314                                      enum bpf_reg_type type, u16 new_range)
5315 {
5316         struct bpf_reg_state *reg;
5317         int i;
5318
5319         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
5320                 reg = &state->regs[i];
5321                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
5322                         /* keep the maximum range already checked */
5323                         reg->range = max(reg->range, new_range);
5324         }
5325
5326         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5327                 if (!reg)
5328                         continue;
5329                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
5330                         reg->range = max(reg->range, new_range);
5331         }
5332 }
5333
5334 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
5335                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
5336                                    enum bpf_reg_type type,
5337                                    bool range_right_open)
5338 {
5339         u16 new_range;
5340         int i;
5341
5342         if (dst_reg->off < 0 ||
5343             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
5344                 /* This doesn't give us any range */
5345                 return;
5346
5347         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
5348             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
5349                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
5350                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
5351                  */
5352                 return;
5353
5354         new_range = dst_reg->off;
5355         if (range_right_open)
5356                 new_range--;
5357
5358         /* Examples for register markings:
5359          *
5360          * pkt_data in dst register:
5361          *
5362          *   r2 = r3;
5363          *   r2 += 8;
5364          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
5365          *   <access okay>
5366          *
5367          *   r2 = r3;
5368          *   r2 += 8;
5369          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
5370          *   <handle exception>
5371          *
5372          *   Where:
5373          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
5374          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
5375          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
5376          *
5377          * pkt_data in src register:
5378          *
5379          *   r2 = r3;
5380          *   r2 += 8;
5381          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
5382          *   <handle exception>
5383          *
5384          *   r2 = r3;
5385          *   r2 += 8;
5386          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
5387          *   <access okay>
5388          *
5389          *   Where:
5390          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
5391          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
5392          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
5393          *
5394          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
5395          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
5396          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
5397          * the check.
5398          */
5399
5400         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
5401          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
5402          * the range won't allow anything.
5403          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
5404          */
5405         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5406                 __find_good_pkt_pointers(vstate->frame[i], dst_reg, type,
5407                                          new_range);
5408 }
5409
5410 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
5411  * and return:
5412  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
5413  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
5414  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value range [0,10]
5415  */
5416 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode,
5417                            bool is_jmp32)
5418 {
5419         struct bpf_reg_state reg_lo;
5420         s64 sval;
5421
5422         if (__is_pointer_value(false, reg))
5423                 return -1;
5424
5425         if (is_jmp32) {
5426                 reg_lo = *reg;
5427                 reg = &reg_lo;
5428                 /* For JMP32, only low 32 bits are compared, coerce_reg_to_size
5429                  * could truncate high bits and update umin/umax according to
5430                  * information of low bits.
5431                  */
5432                 coerce_reg_to_size(reg, 4);
5433                 /* smin/smax need special handling. For example, after coerce,
5434                  * if smin_value is 0x00000000ffffffffLL, the value is -1 when
5435                  * used as operand to JMP32. It is a negative number from s32's
5436                  * point of view, while it is a positive number when seen as
5437                  * s64. The smin/smax are kept as s64, therefore, when used with
5438                  * JMP32, they need to be transformed into s32, then sign
5439                  * extended back to s64.
5440                  *
5441                  * Also, smin/smax were copied from umin/umax. If umin/umax has
5442                  * different sign bit, then min/max relationship doesn't
5443                  * maintain after casting into s32, for this case, set smin/smax
5444                  * to safest range.
5445                  */
5446                 if ((reg->umax_value ^ reg->umin_value) &
5447                     (1ULL << 31)) {
5448                         reg->smin_value = S32_MIN;
5449                         reg->smax_value = S32_MAX;
5450                 }
5451                 reg->smin_value = (s64)(s32)reg->smin_value;
5452                 reg->smax_value = (s64)(s32)reg->smax_value;
5453
5454                 val = (u32)val;
5455                 sval = (s64)(s32)val;
5456         } else {
5457                 sval = (s64)val;
5458         }
5459
5460         switch (opcode) {
5461         case BPF_JEQ:
5462                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
5463                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
5464                 break;
5465         case BPF_JNE:
5466                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
5467                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
5468                 break;
5469         case BPF_JSET:
5470                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
5471                         return 1;
5472                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
5473                         return 0;
5474                 break;
5475         case BPF_JGT:
5476                 if (reg->umin_value > val)
5477                         return 1;
5478                 else if (reg->umax_value <= val)
5479                         return 0;
5480                 break;
5481         case BPF_JSGT:
5482                 if (reg->smin_value > sval)
5483                         return 1;
5484                 else if (reg->smax_value < sval)
5485                         return 0;
5486                 break;
5487         case BPF_JLT:
5488                 if (reg->umax_value < val)
5489                         return 1;
5490                 else if (reg->umin_value >= val)
5491                         return 0;
5492                 break;
5493         case BPF_JSLT:
5494                 if (reg->smax_value < sval)
5495                         return 1;
5496                 else if (reg->smin_value >= sval)
5497                         return 0;
5498                 break;
5499         case BPF_JGE:
5500                 if (reg->umin_value >= val)
5501                         return 1;
5502                 else if (reg->umax_value < val)
5503                         return 0;
5504                 break;
5505         case BPF_JSGE:
5506                 if (reg->smin_value >= sval)
5507                         return 1;
5508                 else if (reg->smax_value < sval)
5509                         return 0;
5510                 break;
5511         case BPF_JLE:
5512                 if (reg->umax_value <= val)
5513                         return 1;
5514                 else if (reg->umin_value > val)
5515                         return 0;
5516                 break;
5517         case BPF_JSLE:
5518                 if (reg->smax_value <= sval)
5519                         return 1;
5520                 else if (reg->smin_value > sval)
5521                         return 0;
5522                 break;
5523         }
5524
5525         return -1;
5526 }
5527
5528 /* Generate min value of the high 32-bit from TNUM info. */
5529 static u64 gen_hi_min(struct tnum var)
5530 {
5531         return var.value & ~0xffffffffULL;
5532 }
5533
5534 /* Generate max value of the high 32-bit from TNUM info. */
5535 static u64 gen_hi_max(struct tnum var)
5536 {
5537         return (var.value | var.mask) & ~0xffffffffULL;
5538 }
5539
5540 /* Return true if VAL is compared with a s64 sign extended from s32, and they
5541  * are with the same signedness.
5542  */
5543 static bool cmp_val_with_extended_s64(s64 sval, struct bpf_reg_state *reg)
5544 {
5545         return ((s32)sval >= 0 &&
5546                 reg->smin_value >= 0 && reg->smax_value <= S32_MAX) ||
5547                ((s32)sval < 0 &&
5548                 reg->smax_value <= 0 && reg->smin_value >= S32_MIN);
5549 }
5550
5551 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
5552  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
5553  * simply doing a BPF_K check.
5554  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
5555  */
5556 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
5557                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
5558                             u8 opcode, bool is_jmp32)
5559 {
5560         s64 sval;
5561
5562         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
5563          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
5564          * the same object, but we don't bother with that.
5565          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
5566          * only need to check one of them for pointerness.
5567          */
5568         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
5569                 return;
5570
5571         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
5572         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
5573
5574         switch (opcode) {
5575         case BPF_JEQ:
5576         case BPF_JNE:
5577         {
5578                 struct bpf_reg_state *reg =
5579                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
5580
5581                 /* For BPF_JEQ, if this is false we know nothing Jon Snow, but
5582                  * if it is true we know the value for sure. Likewise for
5583                  * BPF_JNE.
5584                  */
5585                 if (is_jmp32) {
5586                         u64 old_v = reg->var_off.value;
5587                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
5588
5589                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
5590                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
5591                 } else {
5592                         __mark_reg_known(reg, val);
5593                 }
5594                 break;
5595         }
5596         case BPF_JSET:
5597                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
5598                                               tnum_const(~val));
5599                 if (is_power_of_2(val))
5600                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
5601                                                     tnum_const(val));
5602                 break;
5603         case BPF_JGE:
5604         case BPF_JGT:
5605         {
5606                 u64 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val    : val - 1;
5607                 u64 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val + 1 : val;
5608
5609                 if (is_jmp32) {
5610                         false_umax += gen_hi_max(false_reg->var_off);
5611                         true_umin += gen_hi_min(true_reg->var_off);
5612                 }
5613                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
5614                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
5615                 break;
5616         }
5617         case BPF_JSGE:
5618         case BPF_JSGT:
5619         {
5620                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval - 1;
5621                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval + 1 : sval;
5622
5623                 /* If the full s64 was not sign-extended from s32 then don't
5624                  * deduct further info.
5625                  */
5626                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5627                         break;
5628                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
5629                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
5630                 break;
5631         }
5632         case BPF_JLE:
5633         case BPF_JLT:
5634         {
5635                 u64 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val    : val + 1;
5636                 u64 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val - 1 : val;
5637
5638                 if (is_jmp32) {
5639                         false_umin += gen_hi_min(false_reg->var_off);
5640                         true_umax += gen_hi_max(true_reg->var_off);
5641                 }
5642                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
5643                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
5644                 break;
5645         }
5646         case BPF_JSLE:
5647         case BPF_JSLT:
5648         {
5649                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval + 1;
5650                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval - 1 : sval;
5651
5652                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5653                         break;
5654                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
5655                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
5656                 break;
5657         }
5658         default:
5659                 break;
5660         }
5661
5662         __reg_deduce_bounds(false_reg);
5663         __reg_deduce_bounds(true_reg);
5664         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5665         __reg_bound_offset(false_reg);
5666         __reg_bound_offset(true_reg);
5667         if (is_jmp32) {
5668                 __reg_bound_offset32(false_reg);
5669                 __reg_bound_offset32(true_reg);
5670         }
5671         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5672          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5673          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5674          */
5675         __update_reg_bounds(false_reg);
5676         __update_reg_bounds(true_reg);
5677 }
5678
5679 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
5680  * the variable reg.
5681  */
5682 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
5683                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
5684                                 u8 opcode, bool is_jmp32)
5685 {
5686         s64 sval;
5687
5688         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
5689                 return;
5690
5691         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
5692         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
5693
5694         switch (opcode) {
5695         case BPF_JEQ:
5696         case BPF_JNE:
5697         {
5698                 struct bpf_reg_state *reg =
5699                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
5700
5701                 if (is_jmp32) {
5702                         u64 old_v = reg->var_off.value;
5703                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
5704
5705                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
5706                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
5707                 } else {
5708                         __mark_reg_known(reg, val);
5709                 }
5710                 break;
5711         }
5712         case BPF_JSET:
5713                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
5714                                               tnum_const(~val));
5715                 if (is_power_of_2(val))
5716                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
5717                                                     tnum_const(val));
5718                 break;
5719         case BPF_JGE:
5720         case BPF_JGT:
5721         {
5722                 u64 false_umin = opcode == BPF_JGT ? val    : val + 1;
5723                 u64 true_umax = opcode == BPF_JGT ? val - 1 : val;
5724
5725                 if (is_jmp32) {
5726                         false_umin += gen_hi_min(false_reg->var_off);
5727                         true_umax += gen_hi_max(true_reg->var_off);
5728                 }
5729                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
5730                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
5731                 break;
5732         }
5733         case BPF_JSGE:
5734         case BPF_JSGT:
5735         {
5736                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval + 1;
5737                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval - 1 : sval;
5738
5739                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5740                         break;
5741                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
5742                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
5743                 break;
5744         }
5745         case BPF_JLE:
5746         case BPF_JLT:
5747         {
5748                 u64 false_umax = opcode == BPF_JLT ? val    : val - 1;
5749                 u64 true_umin = opcode == BPF_JLT ? val + 1 : val;
5750
5751                 if (is_jmp32) {
5752                         false_umax += gen_hi_max(false_reg->var_off);
5753                         true_umin += gen_hi_min(true_reg->var_off);
5754                 }
5755                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
5756                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
5757                 break;
5758         }
5759         case BPF_JSLE:
5760         case BPF_JSLT:
5761         {
5762                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval - 1;
5763                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval + 1 : sval;
5764
5765                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5766                         break;
5767                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
5768                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
5769                 break;
5770         }
5771         default:
5772                 break;
5773         }
5774
5775         __reg_deduce_bounds(false_reg);
5776         __reg_deduce_bounds(true_reg);
5777         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5778         __reg_bound_offset(false_reg);
5779         __reg_bound_offset(true_reg);
5780         if (is_jmp32) {
5781                 __reg_bound_offset32(false_reg);
5782                 __reg_bound_offset32(true_reg);
5783         }
5784         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5785          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5786          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5787          */
5788         __update_reg_bounds(false_reg);
5789         __update_reg_bounds(true_reg);
5790 }
5791
5792 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
5793 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
5794                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
5795 {
5796         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
5797                                                         dst_reg->umin_value);
5798         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
5799                                                         dst_reg->umax_value);
5800         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
5801                                                         dst_reg->smin_value);
5802         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
5803                                                         dst_reg->smax_value);
5804         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
5805                                                              dst_reg->var_off);
5806         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
5807         __update_reg_bounds(src_reg);
5808         __update_reg_bounds(dst_reg);
5809         /* We might have learned something about the sign bit. */
5810         __reg_deduce_bounds(src_reg);
5811         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
5812         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5813         __reg_bound_offset(src_reg);
5814         __reg_bound_offset(dst_reg);
5815         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5816          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5817          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5818          */
5819         __update_reg_bounds(src_reg);
5820         __update_reg_bounds(dst_reg);
5821 }
5822
5823 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
5824                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
5825                                 struct bpf_reg_state *false_src,
5826                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
5827                                 u8 opcode)
5828 {
5829         switch (opcode) {
5830         case BPF_JEQ:
5831                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
5832                 break;
5833         case BPF_JNE:
5834                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
5835                 break;
5836         }
5837 }
5838
5839 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
5840                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
5841                                  bool is_null)
5842 {
5843         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id) {
5844                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
5845                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
5846                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
5847                  */
5848                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
5849                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
5850                                  reg->off)) {
5851                         __mark_reg_known_zero(reg);
5852                         reg->off = 0;
5853                 }
5854                 if (is_null) {
5855                         reg->type = SCALAR_VALUE;
5856                 } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
5857                         if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
5858                                 reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
5859                                 reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
5860                         } else if (reg->map_ptr->map_type ==
5861                                    BPF_MAP_TYPE_XSKMAP) {
5862                                 reg->type = PTR_TO_XDP_SOCK;
5863                         } else {
5864                                 reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5865                         }
5866                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
5867                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
5868                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
5869                         reg->type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
5870                 } else if (reg->type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
5871                         reg->type = PTR_TO_TCP_SOCK;
5872                 }
5873                 if (is_null) {
5874                         /* We don't need id and ref_obj_id from this point
5875                          * onwards anymore, thus we should better reset it,
5876                          * so that state pruning has chances to take effect.
5877                          */
5878                         reg->id = 0;
5879                         reg->ref_obj_id = 0;
5880                 } else if (!reg_may_point_to_spin_lock(reg)) {
5881                         /* For not-NULL ptr, reg->ref_obj_id will be reset
5882                          * in release_reg_references().
5883                          *
5884                          * reg->id is still used by spin_lock ptr. Other
5885                          * than spin_lock ptr type, reg->id can be reset.
5886                          */
5887                         reg->id = 0;
5888                 }
5889         }
5890 }
5891
5892 static void __mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_func_state *state, u32 id,
5893                                     bool is_null)
5894 {
5895         struct bpf_reg_state *reg;
5896         int i;
5897
5898         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5899                 mark_ptr_or_null_reg(state, &state->regs[i], id, is_null);
5900
5901         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5902                 if (!reg)
5903                         continue;
5904                 mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
5905         }
5906 }
5907
5908 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
5909  * be folded together at some point.
5910  */
5911 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
5912                                   bool is_null)
5913 {
5914         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5915         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
5916         u32 ref_obj_id = regs[regno].ref_obj_id;
5917         u32 id = regs[regno].id;
5918         int i;
5919
5920         if (ref_obj_id && ref_obj_id == id && is_null)
5921                 /* regs[regno] is in the " == NULL" branch.
5922                  * No one could have freed the reference state before
5923                  * doing the NULL check.
5924                  */
5925                 WARN_ON_ONCE(release_reference_state(state, id));
5926
5927         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5928                 __mark_ptr_or_null_regs(vstate->frame[i], id, is_null);
5929 }
5930
5931 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
5932                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
5933                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
5934                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
5935                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
5936 {
5937         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
5938                 return false;
5939
5940         /* Pointers are always 64-bit. */
5941         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32)
5942                 return false;
5943
5944         switch (BPF_OP(insn->code)) {
5945         case BPF_JGT:
5946                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5947                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5948                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5949                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5950                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
5951                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
5952                                                dst_reg->type, false);
5953                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5954                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5955                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5956                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5957                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
5958                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
5959                                                src_reg->type, true);
5960                 } else {
5961                         return false;
5962                 }
5963                 break;
5964         case BPF_JLT:
5965                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5966                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5967                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5968                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5969                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
5970                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
5971                                                dst_reg->type, true);
5972                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5973                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5974                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5975                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5976                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
5977                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
5978                                                src_reg->type, false);
5979                 } else {
5980                         return false;
5981                 }
5982                 break;
5983         case BPF_JGE:
5984                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5985                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5986                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5987                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5988                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
5989                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
5990                                                dst_reg->type, true);
5991                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5992                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5993                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5994                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5995                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
5996                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
5997                                                src_reg->type, false);
5998                 } else {
5999                         return false;
6000                 }
6001                 break;
6002         case BPF_JLE:
6003                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
6004                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
6005                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
6006                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
6007                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
6008                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
6009                                                dst_reg->type, false);
6010                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
6011                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
6012                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
6013                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
6014                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
6015                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
6016                                                src_reg->type, true);
6017                 } else {
6018                         return false;
6019                 }
6020                 break;
6021         default:
6022                 return false;
6023         }
6024
6025         return true;
6026 }
6027
6028 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
6029                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
6030 {
6031         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
6032         struct bpf_verifier_state *other_branch;
6033         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
6034         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs, *src_reg = NULL;
6035         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6036         bool is_jmp32;
6037         int pred = -1;
6038         int err;
6039
6040         /* Only conditional jumps are expected to reach here. */
6041         if (opcode == BPF_JA || opcode > BPF_JSLE) {
6042                 verbose(env, "invalid BPF_JMP/JMP32 opcode %x\n", opcode);
6043                 return -EINVAL;
6044         }
6045
6046         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
6047                 if (insn->imm != 0) {
6048                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
6049                         return -EINVAL;
6050                 }
6051
6052                 /* check src1 operand */
6053                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6054                 if (err)
6055                         return err;
6056
6057                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
6058                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
6059                                 insn->src_reg);
6060                         return -EACCES;
6061                 }
6062                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
6063         } else {
6064                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
6065                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
6066                         return -EINVAL;
6067                 }
6068         }
6069
6070         /* check src2 operand */
6071         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
6072         if (err)
6073                 return err;
6074
6075         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
6076         is_jmp32 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32;
6077
6078         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K)
6079                 pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm,
6080                                        opcode, is_jmp32);
6081         else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
6082                  tnum_is_const(src_reg->var_off))
6083                 pred = is_branch_taken(dst_reg, src_reg->var_off.value,
6084                                        opcode, is_jmp32);
6085         if (pred >= 0) {
6086                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
6087                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && !err)
6088                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
6089                 if (err)
6090                         return err;
6091         }
6092         if (pred == 1) {
6093                 /* only follow the goto, ignore fall-through */
6094                 *insn_idx += insn->off;
6095                 return 0;
6096         } else if (pred == 0) {
6097                 /* only follow fall-through branch, since
6098                  * that's where the program will go
6099                  */
6100                 return 0;
6101         }
6102
6103         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
6104                                   false);
6105         if (!other_branch)
6106                 return -EFAULT;
6107         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
6108
6109         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
6110          * our min/max values for our dst register.
6111          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
6112          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
6113          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
6114          * comparable.
6115          */
6116         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
6117                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
6118                 struct bpf_reg_state lo_reg0 = *dst_reg;
6119                 struct bpf_reg_state lo_reg1 = *src_reg;
6120                 struct bpf_reg_state *src_lo, *dst_lo;
6121
6122                 dst_lo = &lo_reg0;
6123                 src_lo = &lo_reg1;
6124                 coerce_reg_to_size(dst_lo, 4);
6125                 coerce_reg_to_size(src_lo, 4);
6126
6127                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
6128                     src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
6129                         if (tnum_is_const(src_reg->var_off) ||
6130                             (is_jmp32 && tnum_is_const(src_lo->var_off)))
6131                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
6132                                                 dst_reg,
6133                                                 is_jmp32
6134                                                 ? src_lo->var_off.value
6135                                                 : src_reg->var_off.value,
6136                                                 opcode, is_jmp32);
6137                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off) ||
6138                                  (is_jmp32 && tnum_is_const(dst_lo->var_off)))
6139                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
6140                                                     src_reg,
6141                                                     is_jmp32
6142                                                     ? dst_lo->var_off.value
6143                                                     : dst_reg->var_off.value,
6144                                                     opcode, is_jmp32);
6145                         else if (!is_jmp32 &&
6146                                  (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE))
6147                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
6148                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
6149                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
6150                                                     src_reg, dst_reg, opcode);
6151                 }
6152         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
6153                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
6154                                         dst_reg, insn->imm, opcode, is_jmp32);
6155         }
6156
6157         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem().
6158          * NOTE: these optimizations below are related with pointer comparison
6159          *       which will never be JMP32.
6160          */
6161         if (!is_jmp32 && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
6162             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
6163             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
6164                 /* Mark all identical registers in each branch as either
6165                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
6166                  */
6167                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
6168                                       opcode == BPF_JNE);
6169                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
6170                                       opcode == BPF_JEQ);
6171         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
6172                                            this_branch, other_branch) &&
6173                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
6174                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
6175                         insn->dst_reg);
6176                 return -EACCES;
6177         }
6178         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
6179                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
6180         return 0;
6181 }
6182
6183 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
6184 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6185 {
6186         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
6187         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6188         struct bpf_map *map;
6189         int err;
6190
6191         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
6192                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
6193                 return -EINVAL;
6194         }
6195         if (insn->off != 0) {
6196                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
6197                 return -EINVAL;
6198         }
6199
6200         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
6201         if (err)
6202                 return err;
6203
6204         if (insn->src_reg == 0) {
6205                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
6206
6207                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
6208                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
6209                 return 0;
6210         }
6211
6212         map = env->used_maps[aux->map_index];
6213         mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
6214         regs[insn->dst_reg].map_ptr = map;
6215
6216         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) {
6217                 regs[insn->dst_reg].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
6218                 regs[insn->dst_reg].off = aux->map_off;
6219                 if (map_value_has_spin_lock(map))
6220                         regs[insn->dst_reg].id = ++env->id_gen;
6221         } else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
6222                 regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
6223         } else {
6224                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6225                 return -EINVAL;
6226         }
6227
6228         return 0;
6229 }
6230
6231 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
6232 {
6233         switch (type) {
6234         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
6235         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
6236         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
6237                 return true;
6238         default:
6239                 return false;
6240         }
6241 }
6242
6243 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
6244  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
6245  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
6246  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
6247  *
6248  * Implicit input:
6249  *   ctx == skb == R6 == CTX
6250  *
6251  * Explicit input:
6252  *   SRC == any register
6253  *   IMM == 32-bit immediate
6254  *
6255  * Output:
6256  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
6257  */
6258 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6259 {
6260         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6261         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
6262         int i, err;
6263
6264         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
6265                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
6266                 return -EINVAL;
6267         }
6268
6269         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
6270                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6271                 return -EINVAL;
6272         }
6273
6274         if (env->subprog_cnt > 1) {
6275                 /* when program has LD_ABS insn JITs and interpreter assume
6276                  * that r1 == ctx == skb which is not the case for callees
6277                  * that can have arbitrary arguments. It's problematic
6278                  * for main prog as well since JITs would need to analyze
6279                  * all functions in order to make proper register save/restore
6280                  * decisions in the main prog. Hence disallow LD_ABS with calls
6281                  */
6282                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions cannot be mixed with bpf-to-bpf calls\n");
6283                 return -EINVAL;
6284         }
6285
6286         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
6287             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
6288             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
6289                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
6290                 return -EINVAL;
6291         }
6292
6293         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
6294         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
6295         if (err)
6296                 return err;
6297
6298         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
6299          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
6300          * reference leak.
6301          */
6302         err = check_reference_leak(env);
6303         if (err) {
6304                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
6305                 return err;
6306         }
6307
6308         if (env->cur_state->active_spin_lock) {
6309                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be used inside bpf_spin_lock-ed region\n");
6310                 return -EINVAL;
6311         }
6312
6313         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
6314                 verbose(env,
6315                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
6316                 return -EINVAL;
6317         }
6318
6319         if (mode == BPF_IND) {
6320                 /* check explicit source operand */
6321                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6322                 if (err)
6323                         return err;
6324         }
6325
6326         /* reset caller saved regs to unreadable */
6327         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
6328                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6329                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
6330         }
6331
6332         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
6333          * the value fetched from the packet.
6334          * Already marked as written above.
6335          */
6336         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6337         /* ld_abs load up to 32-bit skb data. */
6338         regs[BPF_REG_0].subreg_def = env->insn_idx + 1;
6339         return 0;
6340 }
6341
6342 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
6343 {
6344         struct tnum enforce_attach_type_range = tnum_unknown;
6345         struct bpf_reg_state *reg;
6346         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
6347
6348         switch (env->prog->type) {
6349         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
6350                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP4_RECVMSG ||
6351                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP6_RECVMSG)
6352                         range = tnum_range(1, 1);
6353                 break;
6354         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
6355                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET_EGRESS) {
6356                         range = tnum_range(0, 3);
6357                         enforce_attach_type_range = tnum_range(2, 3);
6358                 }
6359                 break;
6360         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
6361         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
6362         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
6363         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SYSCTL:
6364         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
6365                 break;
6366         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
6367                 if (!env->prog->aux->attach_btf_id)
6368                         return 0;
6369                 range = tnum_const(0);
6370                 break;
6371         default:
6372                 return 0;
6373         }
6374
6375         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
6376         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
6377                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
6378                         reg_type_str[reg->type]);
6379                 return -EINVAL;
6380         }
6381
6382         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
6383                 char tn_buf[48];
6384
6385                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
6386                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
6387                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
6388                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
6389                 } else {
6390                         verbose(env, "has unknown scalar value");
6391                 }
6392                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), range);
6393                 verbose(env, " should have been in %s\n", tn_buf);
6394                 return -EINVAL;
6395         }
6396
6397         if (!tnum_is_unknown(enforce_attach_type_range) &&
6398             tnum_in(enforce_attach_type_range, reg->var_off))
6399                 env->prog->enforce_expected_attach_type = 1;
6400         return 0;
6401 }
6402
6403 /* non-recursive DFS pseudo code
6404  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
6405  * 2      label v as discovered
6406  * 3      let S be a stack
6407  * 4      S.push(v)
6408  * 5      while S is not empty
6409  * 6            t <- S.pop()
6410  * 7            if t is what we're looking for:
6411  * 8                return t
6412  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
6413  * 10               if edge e is already labelled
6414  * 11                   continue with the next edge
6415  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
6416  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
6417  * 14                   label e as tree-edge
6418  * 15                   label w as discovered
6419  * 16                   S.push(w)
6420  * 17                   continue at 5
6421  * 18               else if vertex w is discovered
6422  * 19                   label e as back-edge
6423  * 20               else
6424  * 21                   // vertex w is explored
6425  * 22                   label e as forward- or cross-edge
6426  * 23           label t as explored
6427  * 24           S.pop()
6428  *
6429  * convention:
6430  * 0x10 - discovered
6431  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
6432  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
6433  * 0x20 - explored
6434  */
6435
6436 enum {
6437         DISCOVERED = 0x10,
6438         EXPLORED = 0x20,
6439         FALLTHROUGH = 1,
6440         BRANCH = 2,
6441 };
6442
6443 static u32 state_htab_size(struct bpf_verifier_env *env)
6444 {
6445         return env->prog->len;
6446 }
6447
6448 static struct bpf_verifier_state_list **explored_state(
6449                                         struct bpf_verifier_env *env,
6450                                         int idx)
6451 {
6452         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
6453         struct bpf_func_state *state = cur->frame[cur->curframe];
6454
6455         return &env->explored_states[(idx ^ state->callsite) % state_htab_size(env)];
6456 }
6457
6458 static void init_explored_state(struct bpf_verifier_env *env, int idx)
6459 {
6460         env->insn_aux_data[idx].prune_point = true;
6461 }
6462
6463 /* t, w, e - match pseudo-code above:
6464  * t - index of current instruction
6465  * w - next instruction
6466  * e - edge
6467  */
6468 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env,
6469                      bool loop_ok)
6470 {
6471         int *insn_stack = env->cfg.insn_stack;
6472         int *insn_state = env->cfg.insn_state;
6473
6474         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
6475                 return 0;
6476
6477         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
6478                 return 0;
6479
6480         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
6481                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
6482                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
6483                 return -EINVAL;
6484         }
6485
6486         if (e == BRANCH)
6487                 /* mark branch target for state pruning */
6488                 init_explored_state(env, w);
6489
6490         if (insn_state[w] == 0) {
6491                 /* tree-edge */
6492                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
6493                 insn_state[w] = DISCOVERED;
6494                 if (env->cfg.cur_stack >= env->prog->len)
6495                         return -E2BIG;
6496                 insn_stack[env->cfg.cur_stack++] = w;
6497                 return 1;
6498         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
6499                 if (loop_ok && env->allow_ptr_leaks)
6500                         return 0;
6501                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
6502                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
6503                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
6504                 return -EINVAL;
6505         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
6506                 /* forward- or cross-edge */
6507                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
6508         } else {
6509                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
6510                 return -EFAULT;
6511         }
6512         return 0;
6513 }
6514
6515 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
6516  * loop == back-edge in directed graph
6517  */
6518 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
6519 {
6520         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
6521         int insn_cnt = env->prog->len;
6522         int *insn_stack, *insn_state;
6523         int ret = 0;
6524         int i, t;
6525
6526         insn_state = env->cfg.insn_state = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
6527         if (!insn_state)
6528                 return -ENOMEM;
6529
6530         insn_stack = env->cfg.insn_stack = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
6531         if (!insn_stack) {
6532                 kvfree(insn_state);
6533                 return -ENOMEM;
6534         }
6535
6536         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
6537         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
6538         env->cfg.cur_stack = 1;
6539
6540 peek_stack:
6541         if (env->cfg.cur_stack == 0)
6542                 goto check_state;
6543         t = insn_stack[env->cfg.cur_stack - 1];
6544
6545         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP ||
6546             BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP32) {
6547                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
6548
6549                 if (opcode == BPF_EXIT) {
6550                         goto mark_explored;
6551                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
6552                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
6553                         if (ret == 1)
6554                                 goto peek_stack;
6555                         else if (ret < 0)
6556                                 goto err_free;
6557                         if (t + 1 < insn_cnt)
6558                                 init_explored_state(env, t + 1);
6559                         if (insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL) {
6560                                 init_explored_state(env, t);
6561                                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH,
6562                                                 env, false);
6563                                 if (ret == 1)
6564                                         goto peek_stack;
6565                                 else if (ret < 0)
6566                                         goto err_free;
6567                         }
6568                 } else if (opcode == BPF_JA) {
6569                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
6570                                 ret = -EINVAL;
6571                                 goto err_free;
6572                         }
6573                         /* unconditional jump with single edge */
6574                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
6575                                         FALLTHROUGH, env, true);
6576                         if (ret == 1)
6577                                 goto peek_stack;
6578                         else if (ret < 0)
6579                                 goto err_free;
6580                         /* unconditional jmp is not a good pruning point,
6581                          * but it's marked, since backtracking needs
6582                          * to record jmp history in is_state_visited().
6583                          */
6584                         init_explored_state(env, t + insns[t].off + 1);
6585                         /* tell verifier to check for equivalent states
6586                          * after every call and jump
6587                          */
6588                         if (t + 1 < insn_cnt)
6589                                 init_explored_state(env, t + 1);
6590                 } else {
6591                         /* conditional jump with two edges */
6592                         init_explored_state(env, t);
6593                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, true);
6594                         if (ret == 1)
6595                                 goto peek_stack;
6596                         else if (ret < 0)
6597                                 goto err_free;
6598
6599                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env, true);
6600                         if (ret == 1)
6601                                 goto peek_stack;
6602                         else if (ret < 0)
6603                                 goto err_free;
6604                 }
6605         } else {
6606                 /* all other non-branch instructions with single
6607                  * fall-through edge
6608                  */
6609                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
6610                 if (ret == 1)
6611                         goto peek_stack;
6612                 else if (ret < 0)
6613                         goto err_free;
6614         }
6615
6616 mark_explored:
6617         insn_state[t] = EXPLORED;
6618         if (env->cfg.cur_stack-- <= 0) {
6619                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
6620                 ret = -EFAULT;
6621                 goto err_free;
6622         }
6623         goto peek_stack;
6624
6625 check_state:
6626         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
6627                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
6628                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
6629                         ret = -EINVAL;
6630                         goto err_free;
6631                 }
6632         }
6633         ret = 0; /* cfg looks good */
6634
6635 err_free:
6636         kvfree(insn_state);
6637         kvfree(insn_stack);
6638         env->cfg.insn_state = env->cfg.insn_stack = NULL;
6639         return ret;
6640 }
6641
6642 /* The minimum supported BTF func info size */
6643 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
6644 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
6645
6646 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
6647                           const union bpf_attr *attr,
6648                           union bpf_attr __user *uattr)
6649 {
6650         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size;
6651         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
6652         struct bpf_func_info *krecord;
6653         struct bpf_func_info_aux *info_aux = NULL;
6654         const struct btf_type *type;
6655         struct bpf_prog *prog;
6656         const struct btf *btf;
6657         void __user *urecord;
6658         u32 prev_offset = 0;
6659         int ret = 0;
6660
6661         nfuncs = attr->func_info_cnt;
6662         if (!nfuncs)
6663                 return 0;
6664
6665         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
6666                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
6667                 return -EINVAL;
6668         }
6669
6670         urec_size = attr->func_info_rec_size;
6671         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
6672             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
6673             urec_size % sizeof(u32)) {
6674                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
6675                 return -EINVAL;
6676         }
6677
6678         prog = env->prog;
6679         btf = prog->aux->btf;
6680
6681         urecord = u64_to_user_ptr(attr->func_info);
6682         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
6683
6684         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6685         if (!krecord)
6686                 return -ENOMEM;
6687         info_aux = kcalloc(nfuncs, sizeof(*info_aux), GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6688         if (!info_aux)
6689                 goto err_free;
6690
6691         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
6692                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
6693                 if (ret) {
6694                         if (ret == -E2BIG) {
6695                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
6696                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
6697                                  * out the rest of the record.
6698                                  */
6699                                 if (put_user(min_size, &uattr->func_info_rec_size))
6700                                         ret = -EFAULT;
6701                         }
6702                         goto err_free;
6703                 }
6704
6705                 if (copy_from_user(&krecord[i], urecord, min_size)) {
6706                         ret = -EFAULT;
6707                         goto err_free;
6708                 }
6709
6710                 /* check insn_off */
6711                 if (i == 0) {
6712                         if (krecord[i].insn_off) {
6713                                 verbose(env,
6714                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
6715                                         krecord[i].insn_off);
6716                                 ret = -EINVAL;
6717                                 goto err_free;
6718                         }
6719                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
6720                         verbose(env,
6721                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
6722                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
6723                         ret = -EINVAL;
6724                         goto err_free;
6725                 }
6726
6727                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
6728                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
6729                         ret = -EINVAL;
6730                         goto err_free;
6731                 }
6732
6733                 /* check type_id */
6734                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
6735                 if (!type || BTF_INFO_KIND(type->info) != BTF_KIND_FUNC) {
6736                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
6737                                 krecord[i].type_id);
6738                         ret = -EINVAL;
6739                         goto err_free;
6740                 }
6741                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
6742                 urecord += urec_size;
6743         }
6744
6745         prog->aux->func_info = krecord;
6746         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
6747         prog->aux->func_info_aux = info_aux;
6748         return 0;
6749
6750 err_free:
6751         kvfree(krecord);
6752         kfree(info_aux);
6753         return ret;
6754 }
6755
6756 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
6757 {
6758         struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
6759         int i;
6760
6761         if (!aux->func_info)
6762                 return;
6763
6764         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
6765                 aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
6766 }
6767
6768 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
6769                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
6770 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
6771
6772 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
6773                           const union bpf_attr *attr,
6774                           union bpf_attr __user *uattr)
6775 {
6776         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
6777         struct bpf_subprog_info *sub;
6778         struct bpf_line_info *linfo;
6779         struct bpf_prog *prog;
6780         const struct btf *btf;
6781         void __user *ulinfo;
6782         int err;
6783
6784         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
6785         if (!nr_linfo)
6786                 return 0;
6787
6788         rec_size = attr->line_info_rec_size;
6789         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
6790             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
6791             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
6792                 return -EINVAL;
6793
6794         /* Need to zero it in case the userspace may
6795          * pass in a smaller bpf_line_info object.
6796          */
6797         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
6798                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6799         if (!linfo)
6800                 return -ENOMEM;
6801
6802         prog = env->prog;
6803         btf = prog->aux->btf;
6804
6805         s = 0;
6806         sub = env->subprog_info;
6807         ulinfo = u64_to_user_ptr(attr->line_info);
6808         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
6809         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
6810         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
6811                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
6812                 if (err) {
6813                         if (err == -E2BIG) {
6814                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
6815                                 if (put_user(expected_size,
6816                                              &uattr->line_info_rec_size))
6817                                         err = -EFAULT;
6818                         }
6819                         goto err_free;
6820                 }
6821
6822                 if (copy_from_user(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
6823                         err = -EFAULT;
6824                         goto err_free;
6825                 }
6826
6827                 /*
6828                  * Check insn_off to ensure
6829                  * 1) strictly increasing AND
6830                  * 2) bounded by prog->len
6831                  *
6832                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
6833                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
6834                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
6835                  * first sub also and the first sub must have
6836                  * subprog_info[0].start == 0.
6837                  */
6838                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
6839                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
6840                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
6841                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
6842                                 prog->len);
6843                         err = -EINVAL;
6844                         goto err_free;
6845                 }
6846
6847                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
6848                         verbose(env,
6849                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
6850                                 i);
6851                         err = -EINVAL;
6852                         goto err_free;
6853                 }
6854
6855                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
6856                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
6857                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
6858                         err = -EINVAL;
6859                         goto err_free;
6860                 }
6861
6862                 if (s != env->subprog_cnt) {
6863                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
6864                                 sub[s].linfo_idx = i;
6865                                 s++;
6866                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
6867                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
6868                                 err = -EINVAL;
6869                                 goto err_free;
6870                         }
6871                 }
6872
6873                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
6874                 ulinfo += rec_size;
6875         }
6876
6877         if (s != env->subprog_cnt) {
6878                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
6879                         env->subprog_cnt - s, s);
6880                 err = -EINVAL;
6881                 goto err_free;
6882         }
6883
6884         prog->aux->linfo = linfo;
6885         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
6886
6887         return 0;
6888
6889 err_free:
6890         kvfree(linfo);
6891         return err;
6892 }
6893
6894 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
6895                           const union bpf_attr *attr,
6896                           union bpf_attr __user *uattr)
6897 {
6898         struct btf *btf;
6899         int err;
6900
6901         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt)
6902                 return 0;
6903
6904         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
6905         if (IS_ERR(btf))
6906                 return PTR_ERR(btf);
6907         env->prog->aux->btf = btf;
6908
6909         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
6910         if (err)
6911                 return err;
6912
6913         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
6914         if (err)
6915                 return err;
6916
6917         return 0;
6918 }
6919
6920 /* check %cur's range satisfies %old's */
6921 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
6922                          struct bpf_reg_state *cur)
6923 {
6924         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
6925                old->umax_value >= cur->umax_value &&
6926                old->smin_value <= cur->smin_value &&
6927                old->smax_value >= cur->smax_value;
6928 }
6929
6930 /* Maximum number of register states that can exist at once */
6931 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
6932 struct idpair {
6933         u32 old;
6934         u32 cur;
6935 };
6936
6937 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
6938  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
6939  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
6940  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
6941  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
6942  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
6943  * that.
6944  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
6945  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
6946  */
6947 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
6948 {
6949         unsigned int i;
6950
6951         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
6952                 if (!idmap[i].old) {
6953                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
6954                         idmap[i].old = old_id;
6955                         idmap[i].cur = cur_id;
6956                         return true;
6957                 }
6958                 if (idmap[i].old == old_id)
6959                         return idmap[i].cur == cur_id;
6960         }
6961         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
6962         WARN_ON_ONCE(1);
6963         return false;
6964 }
6965
6966 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
6967                              struct bpf_func_state *st)
6968 {
6969         enum bpf_reg_liveness live;
6970         int i, j;
6971
6972         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
6973                 live = st->regs[i].live;
6974                 /* liveness must not touch this register anymore */
6975                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
6976                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
6977                         /* since the register is unused, clear its state
6978                          * to make further comparison simpler
6979                          */
6980                         __mark_reg_not_init(&st->regs[i]);
6981         }
6982
6983         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
6984                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
6985                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
6986                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
6987                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
6988                         __mark_reg_not_init(&st->stack[i].spilled_ptr);
6989                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
6990                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
6991                 }
6992         }
6993 }
6994
6995 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
6996                                  struct bpf_verifier_state *st)
6997 {
6998         int i;
6999
7000         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
7001                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
7002                 return;
7003
7004         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
7005                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
7006 }
7007
7008 /* the parentage chains form a tree.
7009  * the verifier states are added to state lists at given insn and
7010  * pushed into state stack for future exploration.
7011  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
7012  * stored in the state lists have their final liveness state already,
7013  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
7014  * the verifier explores other branches.
7015  * Example:
7016  * 1: r0 = 1
7017  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
7018  * 3: r0 = 2
7019  * 4: exit
7020  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
7021  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
7022  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
7023  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
7024  *
7025  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
7026  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
7027  * time means that all states below this branch were already explored and
7028  * their final liveness markes are already propagated.
7029  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
7030  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
7031  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
7032  * will not be used.
7033  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
7034  * to simplify state merging.
7035  *
7036  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
7037  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
7038  * the callsites
7039  */
7040 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
7041                               struct bpf_verifier_state *cur)
7042 {
7043         struct bpf_verifier_state_list *sl;
7044         int i;
7045
7046         sl = *explored_state(env, insn);
7047         while (sl) {
7048                 if (sl->state.branches)
7049                         goto next;
7050                 if (sl->state.insn_idx != insn ||
7051                     sl->state.curframe != cur->curframe)
7052                         goto next;
7053                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
7054                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
7055                                 goto next;
7056                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
7057 next:
7058                 sl = sl->next;
7059         }
7060 }
7061
7062 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
7063 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
7064                     struct idpair *idmap)
7065 {
7066         bool equal;
7067
7068         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
7069                 /* explored state didn't use this */
7070                 return true;
7071
7072         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
7073
7074         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
7075                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
7076                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
7077                  */
7078                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
7079
7080         if (equal)
7081                 return true;
7082
7083         if (rold->type == NOT_INIT)
7084                 /* explored state can't have used this */
7085                 return true;
7086         if (rcur->type == NOT_INIT)
7087                 return false;
7088         switch (rold->type) {
7089         case SCALAR_VALUE:
7090                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
7091                         if (!rold->precise && !rcur->precise)
7092                                 return true;
7093                         /* new val must satisfy old val knowledge */
7094                         return range_within(rold, rcur) &&
7095                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
7096                 } else {
7097                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
7098                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
7099                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
7100                          * while pointers are not. We could make this safe in
7101                          * special cases if root is calling us, but it's
7102                          * probably not worth the hassle.
7103                          */
7104                         return false;
7105                 }
7106         case PTR_TO_MAP_VALUE:
7107                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
7108                  * everything else matches, we are OK.
7109                  * 'id' is not compared, since it's only used for maps with
7110                  * bpf_spin_lock inside map element and in such cases if
7111                  * the rest of the prog is valid for one map element then
7112                  * it's valid for all map elements regardless of the key
7113                  * used in bpf_map_lookup()
7114                  */
7115                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
7116                        range_within(rold, rcur) &&
7117                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
7118         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
7119                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
7120                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
7121                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
7122                  * checked, doing so could have affected others with the same
7123                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
7124                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
7125                  */
7126                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
7127                         return false;
7128                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
7129                         return false;
7130                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
7131                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
7132         case PTR_TO_PACKET_META:
7133         case PTR_TO_PACKET:
7134                 if (rcur->type != rold->type)
7135                         return false;
7136                 /* We must have at least as much range as the old ptr
7137                  * did, so that any accesses which were safe before are
7138                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
7139                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
7140                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
7141                  */
7142                 if (rold->range > rcur->range)
7143                         return false;
7144                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
7145                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
7146                  */
7147                 if (rold->off != rcur->off)
7148                         return false;
7149                 /* id relations must be preserved */
7150                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
7151                         return false;
7152                 /* new val must satisfy old val knowledge */
7153                 return range_within(rold, rcur) &&
7154                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
7155         case PTR_TO_CTX:
7156         case CONST_PTR_TO_MAP:
7157         case PTR_TO_PACKET_END:
7158         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
7159         case PTR_TO_SOCKET:
7160         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
7161         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
7162         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
7163         case PTR_TO_TCP_SOCK:
7164         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
7165         case PTR_TO_XDP_SOCK:
7166                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
7167                  * would have accepted
7168                  */
7169         default:
7170                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
7171                 return false;
7172         }
7173
7174         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
7175         WARN_ON_ONCE(1);
7176         return false;
7177 }
7178
7179 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
7180                       struct bpf_func_state *cur,
7181                       struct idpair *idmap)
7182 {
7183         int i, spi;
7184
7185         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
7186          * slots in the current stack, since explored(safe) state
7187          * didn't use them
7188          */
7189         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
7190                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
7191
7192                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
7193                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
7194                         /* explored state didn't use this */
7195                         continue;
7196                 }
7197
7198                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
7199                         continue;
7200
7201                 /* explored stack has more populated slots than current stack
7202                  * and these slots were used
7203                  */
7204                 if (i >= cur->allocated_stack)
7205                         return false;
7206
7207                 /* if old state was safe with misc data in the stack
7208                  * it will be safe with zero-initialized stack.
7209                  * The opposite is not true
7210                  */
7211                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
7212                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
7213                         continue;
7214                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
7215                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
7216                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
7217                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
7218                          * this verifier states are not equivalent,
7219                          * return false to continue verification of this path
7220                          */
7221                         return false;
7222                 if (i % BPF_REG_SIZE)
7223                         continue;
7224                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
7225                         continue;
7226                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
7227                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
7228                              idmap))
7229                         /* when explored and current stack slot are both storing
7230                          * spilled registers, check that stored pointers types
7231                          * are the same as well.
7232                          * Ex: explored safe path could have stored
7233                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
7234                          * but current path has stored:
7235                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
7236                          * such verifier states are not equivalent.
7237                          * return false to continue verification of this path
7238                          */
7239                         return false;
7240         }
7241         return true;
7242 }
7243
7244 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
7245 {
7246         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
7247                 return false;
7248         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
7249                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
7250 }
7251
7252 /* compare two verifier states
7253  *
7254  * all states stored in state_list are known to be valid, since
7255  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
7256  *
7257  * this function is called when verifier exploring different branches of
7258  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
7259  * more strict register state and more strict stack state then this execution
7260  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
7261  * concluded that more strict state leads to valid finish.
7262  *
7263  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
7264  * and explored stack state is more conservative than the current one.
7265  * Example:
7266  *       explored                   current
7267  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
7268  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
7269  *
7270  * In other words if current stack state (one being explored) has more
7271  * valid slots than old one that already passed validation, it means
7272  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
7273  *
7274  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
7275  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
7276  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
7277  */
7278 static bool func_states_equal(struct bpf_func_state *old,
7279                               struct bpf_func_state *cur)
7280 {
7281         struct idpair *idmap;
7282         bool ret = false;
7283         int i;
7284
7285         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
7286         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
7287         if (!idmap)
7288                 return false;
7289
7290         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
7291                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
7292                         goto out_free;
7293         }
7294
7295         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
7296                 goto out_free;
7297
7298         if (!refsafe(old, cur))
7299                 goto out_free;
7300         ret = true;
7301 out_free:
7302         kfree(idmap);
7303         return ret;
7304 }
7305
7306 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
7307                          struct bpf_verifier_state *old,
7308                          struct bpf_verifier_state *cur)
7309 {
7310         int i;
7311
7312         if (old->curframe != cur->curframe)
7313                 return false;
7314
7315         /* Verification state from speculative execution simulation
7316          * must never prune a non-speculative execution one.
7317          */
7318         if (old->speculative && !cur->speculative)
7319                 return false;
7320
7321         if (old->active_spin_lock != cur->active_spin_lock)
7322                 return false;
7323
7324         /* for states to be equal callsites have to be the same
7325          * and all frame states need to be equivalent
7326          */
7327         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
7328                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
7329                         return false;
7330                 if (!func_states_equal(old->frame[i], cur->frame[i]))
7331                         return false;
7332         }
7333         return true;
7334 }
7335
7336 /* Return 0 if no propagation happened. Return negative error code if error
7337  * happened. Otherwise, return the propagated bit.
7338  */
7339 static int propagate_liveness_reg(struct bpf_verifier_env *env,
7340                                   struct bpf_reg_state *reg,
7341                                   struct bpf_reg_state *parent_reg)
7342 {
7343         u8 parent_flag = parent_reg->live & REG_LIVE_READ;
7344         u8 flag = reg->live & REG_LIVE_READ;
7345         int err;
7346
7347         /* When comes here, read flags of PARENT_REG or REG could be any of
7348          * REG_LIVE_READ64, REG_LIVE_READ32, REG_LIVE_NONE. There is no need
7349          * of propagation if PARENT_REG has strongest REG_LIVE_READ64.
7350          */
7351         if (parent_flag == REG_LIVE_READ64 ||
7352             /* Or if there is no read flag from REG. */
7353             !flag ||
7354             /* Or if the read flag from REG is the same as PARENT_REG. */
7355             parent_flag == flag)
7356                 return 0;
7357
7358         err = mark_reg_read(env, reg, parent_reg, flag);
7359         if (err)
7360                 return err;
7361
7362         return flag;
7363 }
7364
7365 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
7366  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
7367  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
7368  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
7369  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
7370  * in mark_reg_read() is for.
7371  */
7372 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
7373                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
7374                               struct bpf_verifier_state *vparent)
7375 {
7376         struct bpf_reg_state *state_reg, *parent_reg;
7377         struct bpf_func_state *state, *parent;
7378         int i, frame, err = 0;
7379
7380         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
7381                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
7382                      vparent->curframe, vstate->curframe);
7383                 return -EFAULT;
7384         }
7385         /* Propagate read liveness of registers... */
7386         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
7387         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
7388                 parent = vparent->frame[frame];
7389                 state = vstate->frame[frame];
7390                 parent_reg = parent->regs;
7391                 state_reg = state->regs;
7392                 /* We don't need to worry about FP liveness, it's read-only */
7393                 for (i = frame < vstate->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
7394                         err = propagate_liveness_reg(env, &state_reg[i],
7395                                                      &parent_reg[i]);
7396                         if (err < 0)
7397                                 return err;
7398                         if (err == REG_LIVE_READ64)
7399                                 mark_insn_zext(env, &parent_reg[i]);
7400                 }
7401
7402                 /* Propagate stack slots. */
7403                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
7404                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7405                         parent_reg = &parent->stack[i].spilled_ptr;
7406                         state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
7407                         err = propagate_liveness_reg(env, state_reg,
7408                                                      parent_reg);
7409                         if (err < 0)
7410                                 return err;
7411                 }
7412         }
7413         return 0;
7414 }
7415
7416 /* find precise scalars in the previous equivalent state and
7417  * propagate them into the current state
7418  */
7419 static int propagate_precision(struct bpf_verifier_env *env,
7420                                const struct bpf_verifier_state *old)
7421 {
7422         struct bpf_reg_state *state_reg;
7423         struct bpf_func_state *state;
7424         int i, err = 0;
7425
7426         state = old->frame[old->curframe];
7427         state_reg = state->regs;
7428         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++, state_reg++) {
7429                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
7430                     !state_reg->precise)
7431                         continue;
7432                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7433                         verbose(env, "propagating r%d\n", i);
7434                 err = mark_chain_precision(env, i);
7435                 if (err < 0)
7436                         return err;
7437         }
7438
7439         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7440                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
7441                         continue;
7442                 state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
7443                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
7444                     !state_reg->precise)
7445                         continue;
7446                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7447                         verbose(env, "propagating fp%d\n",
7448                                 (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
7449                 err = mark_chain_precision_stack(env, i);
7450                 if (err < 0)
7451                         return err;
7452         }
7453         return 0;
7454 }
7455
7456 static bool states_maybe_looping(struct bpf_verifier_state *old,
7457                                  struct bpf_verifier_state *cur)
7458 {
7459         struct bpf_func_state *fold, *fcur;
7460         int i, fr = cur->curframe;
7461
7462         if (old->curframe != fr)
7463                 return false;
7464
7465         fold = old->frame[fr];
7466         fcur = cur->frame[fr];
7467         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
7468                 if (memcmp(&fold->regs[i], &fcur->regs[i],
7469                            offsetof(struct bpf_reg_state, parent)))
7470                         return false;
7471         return true;
7472 }
7473
7474
7475 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
7476 {
7477         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
7478         struct bpf_verifier_state_list *sl, **pprev;
7479         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
7480         int i, j, err, states_cnt = 0;
7481         bool add_new_state = env->test_state_freq ? true : false;
7482
7483         cur->last_insn_idx = env->prev_insn_idx;
7484         if (!env->insn_aux_data[insn_idx].prune_point)
7485                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
7486                  * be doing state search here
7487                  */
7488                 return 0;
7489
7490         /* bpf progs typically have pruning point every 4 instructions
7491          * http://vger.kernel.org/bpfconf2019.html#session-1
7492          * Do not add new state for future pruning if the verifier hasn't seen
7493          * at least 2 jumps and at least 8 instructions.
7494          * This heuristics helps decrease 'total_states' and 'peak_states' metric.
7495          * In tests that amounts to up to 50% reduction into total verifier
7496          * memory consumption and 20% verifier time speedup.
7497          */
7498         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed >= 2 &&
7499             env->insn_processed - env->prev_insn_processed >= 8)
7500                 add_new_state = true;
7501
7502         pprev = explored_state(env, insn_idx);
7503         sl = *pprev;
7504
7505         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
7506
7507         while (sl) {
7508                 states_cnt++;
7509                 if (sl->state.insn_idx != insn_idx)
7510                         goto next;
7511                 if (sl->state.branches) {
7512                         if (states_maybe_looping(&sl->state, cur) &&
7513                             states_equal(env, &sl->state, cur)) {
7514                                 verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
7515                                 verbose(env, "infinite loop detected at insn %d\n", insn_idx);
7516                                 return -EINVAL;
7517                         }
7518                         /* if the verifier is processing a loop, avoid adding new state
7519                          * too often, since different loop iterations have distinct
7520                          * states and may not help future pruning.
7521                          * This threshold shouldn't be too low to make sure that
7522                          * a loop with large bound will be rejected quickly.
7523                          * The most abusive loop will be:
7524                          * r1 += 1
7525                          * if r1 < 1000000 goto pc-2
7526                          * 1M insn_procssed limit / 100 == 10k peak states.
7527                          * This threshold shouldn't be too high either, since states
7528                          * at the end of the loop are likely to be useful in pruning.
7529                          */
7530                         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed < 20 &&
7531                             env->insn_processed - env->prev_insn_processed < 100)
7532                                 add_new_state = false;
7533                         goto miss;
7534                 }
7535                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
7536                         sl->hit_cnt++;
7537                         /* reached equivalent register/stack state,
7538                          * prune the search.
7539                          * Registers read by the continuation are read by us.
7540                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
7541                          * will prevent corresponding reads in the continuation
7542                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
7543                          * own state will get the read marks recorded, but
7544                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
7545                          * this state and will pop a new one.
7546                          */
7547                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
7548
7549                         /* if previous state reached the exit with precision and
7550                          * current state is equivalent to it (except precsion marks)
7551                          * the precision needs to be propagated back in
7552                          * the current state.
7553                          */
7554                         err = err ? : push_jmp_history(env, cur);
7555                         err = err ? : propagate_precision(env, &sl->state);
7556                         if (err)
7557                                 return err;
7558                         return 1;
7559                 }
7560 miss:
7561                 /* when new state is not going to be added do not increase miss count.
7562                  * Otherwise several loop iterations will remove the state
7563                  * recorded earlier. The goal of these heuristics is to have
7564                  * states from some iterations of the loop (some in the beginning
7565                  * and some at the end) to help pruning.
7566                  */
7567                 if (add_new_state)
7568                         sl->miss_cnt++;
7569                 /* heuristic to determine whether this state is beneficial
7570                  * to keep checking from state equivalence point of view.
7571                  * Higher numbers increase max_states_per_insn and verification time,
7572                  * but do not meaningfully decrease insn_processed.
7573                  */
7574                 if (sl->miss_cnt > sl->hit_cnt * 3 + 3) {
7575                         /* the state is unlikely to be useful. Remove it to
7576                          * speed up verification
7577                          */
7578                         *pprev = sl->next;
7579                         if (sl->state.frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE) {
7580                                 u32 br = sl->state.branches;
7581
7582                                 WARN_ONCE(br,
7583                                           "BUG live_done but branches_to_explore %d\n",
7584                                           br);
7585                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
7586                                 kfree(sl);
7587                                 env->peak_states--;
7588                         } else {
7589                                 /* cannot free this state, since parentage chain may
7590                                  * walk it later. Add it for free_list instead to
7591                                  * be freed at the end of verification
7592                                  */
7593                                 sl->next = env->free_list;
7594                                 env->free_list = sl;
7595                         }
7596                         sl = *pprev;
7597                         continue;
7598                 }
7599 next:
7600                 pprev = &sl->next;
7601                 sl = *pprev;
7602         }
7603
7604         if (env->max_states_per_insn < states_cnt)
7605                 env->max_states_per_insn = states_cnt;
7606
7607         if (!env->allow_ptr_leaks && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
7608                 return push_jmp_history(env, cur);
7609
7610         if (!add_new_state)
7611                 return push_jmp_history(env, cur);
7612
7613         /* There were no equivalent states, remember the current one.
7614          * Technically the current state is not proven to be safe yet,
7615          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
7616          * or it will be rejected. When there are no loops the verifier won't be
7617          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
7618          * again on the way to bpf_exit.
7619          * When looping the sl->state.branches will be > 0 and this state
7620          * will not be considered for equivalence until branches == 0.
7621          */
7622         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
7623         if (!new_sl)
7624                 return -ENOMEM;
7625         env->total_states++;
7626         env->peak_states++;
7627         env->prev_jmps_processed = env->jmps_processed;
7628         env->prev_insn_processed = env->insn_processed;
7629
7630         /* add new state to the head of linked list */
7631         new = &new_sl->state;
7632         err = copy_verifier_state(new, cur);
7633         if (err) {
7634                 free_verifier_state(new, false);
7635                 kfree(new_sl);
7636                 return err;
7637         }
7638         new->insn_idx = insn_idx;
7639         WARN_ONCE(new->branches != 1,
7640                   "BUG is_state_visited:branches_to_explore=%d insn %d\n", new->branches, insn_idx);
7641
7642         cur->parent = new;
7643         cur->first_insn_idx = insn_idx;
7644         clear_jmp_history(cur);
7645         new_sl->next = *explored_state(env, insn_idx);
7646         *explored_state(env, insn_idx) = new_sl;
7647         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
7648          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
7649          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
7650          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
7651          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
7652          * from callee with its full parentage chain, anyway.
7653          */
7654         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
7655          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
7656          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
7657          * their parent and current state never has children yet.  Only
7658          * explored_states can get read marks.)
7659          */
7660         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
7661                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
7662                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
7663                 for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
7664                         cur->frame[j]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
7665         }
7666
7667         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
7668         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
7669                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
7670                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
7671
7672                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7673                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
7674                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
7675                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
7676                 }
7677         }
7678         return 0;
7679 }
7680
7681 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
7682 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
7683 {
7684         switch (type) {
7685         case PTR_TO_CTX:
7686         case PTR_TO_SOCKET:
7687         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
7688         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
7689         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
7690         case PTR_TO_TCP_SOCK:
7691         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
7692         case PTR_TO_XDP_SOCK:
7693         case PTR_TO_BTF_ID:
7694                 return false;
7695         default:
7696                 return true;
7697         }
7698 }
7699
7700 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
7701  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
7702  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
7703  *
7704  * R1 = sock_ptr
7705  * goto X;
7706  * ...
7707  * R1 = some_other_valid_ptr;
7708  * goto X;
7709  * ...
7710  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
7711  */
7712 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
7713 {
7714         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
7715                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
7716 }
7717
7718 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
7719 {
7720         struct bpf_verifier_state *state;
7721         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
7722         struct bpf_reg_state *regs;
7723         int insn_cnt = env->prog->len;
7724         bool do_print_state = false;
7725         int prev_insn_idx = -1;
7726
7727         env->prev_linfo = NULL;
7728
7729         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
7730         if (!state)
7731                 return -ENOMEM;
7732         state->curframe = 0;
7733         state->speculative = false;
7734         state->branches = 1;
7735         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
7736         if (!state->frame[0]) {
7737                 kfree(state);
7738                 return -ENOMEM;
7739         }
7740         env->cur_state = state;
7741         init_func_state(env, state->frame[0],
7742                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
7743                         0 /* frameno */,
7744                         0 /* subprogno, zero == main subprog */);
7745
7746         if (btf_check_func_arg_match(env, 0))
7747                 return -EINVAL;
7748
7749         for (;;) {
7750                 struct bpf_insn *insn;
7751                 u8 class;
7752                 int err;
7753
7754                 env->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
7755                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
7756                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
7757                                 env->insn_idx, insn_cnt);
7758                         return -EFAULT;
7759                 }
7760
7761                 insn = &insns[env->insn_idx];
7762                 class = BPF_CLASS(insn->code);
7763
7764                 if (++env->insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
7765                         verbose(env,
7766                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
7767                                 env->insn_processed);
7768                         return -E2BIG;
7769                 }
7770
7771                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
7772                 if (err < 0)
7773                         return err;
7774                 if (err == 1) {
7775                         /* found equivalent state, can prune the search */
7776                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
7777                                 if (do_print_state)
7778                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
7779                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
7780                                                 env->cur_state->speculative ?
7781                                                 " (speculative execution)" : "");
7782                                 else
7783                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
7784                         }
7785                         goto process_bpf_exit;
7786                 }
7787
7788                 if (signal_pending(current))
7789                         return -EAGAIN;
7790
7791                 if (need_resched())
7792                         cond_resched();
7793
7794                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2 ||
7795                     (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL && do_print_state)) {
7796                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7797                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
7798                         else
7799                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
7800                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
7801                                         env->cur_state->speculative ?
7802                                         " (speculative execution)" : "");
7803                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
7804                         do_print_state = false;
7805                 }
7806
7807                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
7808                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
7809                                 .cb_print       = verbose,
7810                                 .private_data   = env,
7811                         };
7812
7813                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
7814                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
7815                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
7816                 }
7817
7818                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
7819                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
7820                                                            env->prev_insn_idx);
7821                         if (err)
7822                                 return err;
7823                 }
7824
7825                 regs = cur_regs(env);
7826                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
7827                 prev_insn_idx = env->insn_idx;
7828
7829                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
7830                         err = check_alu_op(env, insn);
7831                         if (err)
7832                                 return err;
7833
7834                 } else if (class == BPF_LDX) {
7835                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
7836
7837                         /* check for reserved fields is already done */
7838
7839                         /* check src operand */
7840                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7841                         if (err)
7842                                 return err;
7843
7844                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
7845                         if (err)
7846                                 return err;
7847
7848                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
7849
7850                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
7851                          * the state of dst_reg will be updated by this func
7852                          */
7853                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
7854                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7855                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
7856                         if (err)
7857                                 return err;
7858
7859                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
7860
7861                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
7862                                 /* saw a valid insn
7863                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
7864                                  * save type to validate intersecting paths
7865                                  */
7866                                 *prev_src_type = src_reg_type;
7867
7868                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
7869                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
7870                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
7871                                  * with different pointer types:
7872                                  * src_reg == ctx in one branch and
7873                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
7874                                  * Reject it.
7875                                  */
7876                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
7877                                 return -EINVAL;
7878                         }
7879
7880                 } else if (class == BPF_STX) {
7881                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
7882
7883                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
7884                                 err = check_xadd(env, env->insn_idx, insn);
7885                                 if (err)
7886                                         return err;
7887                                 env->insn_idx++;
7888                                 continue;
7889                         }
7890
7891                         /* check src1 operand */
7892                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7893                         if (err)
7894                                 return err;
7895                         /* check src2 operand */
7896                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7897                         if (err)
7898                                 return err;
7899
7900                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
7901
7902                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
7903                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
7904                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7905                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
7906                         if (err)
7907                                 return err;
7908
7909                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
7910
7911                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
7912                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
7913                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
7914                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
7915                                 return -EINVAL;
7916                         }
7917
7918                 } else if (class == BPF_ST) {
7919                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
7920                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
7921                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
7922                                 return -EINVAL;
7923                         }
7924                         /* check src operand */
7925                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7926                         if (err)
7927                                 return err;
7928
7929                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
7930                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
7931                                         insn->dst_reg,
7932                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
7933                                 return -EACCES;
7934                         }
7935
7936                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
7937                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
7938                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7939                                                BPF_WRITE, -1, false);
7940                         if (err)
7941                                 return err;
7942
7943                 } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
7944                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7945
7946                         env->jmps_processed++;
7947                         if (opcode == BPF_CALL) {
7948                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7949                                     insn->off != 0 ||
7950                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
7951                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL) ||
7952                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7953                                     class == BPF_JMP32) {
7954                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
7955                                         return -EINVAL;
7956                                 }
7957
7958                                 if (env->cur_state->active_spin_lock &&
7959                                     (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL ||
7960                                      insn->imm != BPF_FUNC_spin_unlock)) {
7961                                         verbose(env, "function calls are not allowed while holding a lock\n");
7962                                         return -EINVAL;
7963                                 }
7964                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
7965                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
7966                                 else
7967                                         err = check_helper_call(env, insn->imm, env->insn_idx);
7968                                 if (err)
7969                                         return err;
7970
7971                         } else if (opcode == BPF_JA) {
7972                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7973                                     insn->imm != 0 ||
7974                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
7975                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7976                                     class == BPF_JMP32) {
7977                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
7978                                         return -EINVAL;
7979                                 }
7980
7981                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
7982                                 continue;
7983
7984                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
7985                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7986                                     insn->imm != 0 ||
7987                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
7988                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7989                                     class == BPF_JMP32) {
7990                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
7991                                         return -EINVAL;
7992                                 }
7993
7994                                 if (env->cur_state->active_spin_lock) {
7995                                         verbose(env, "bpf_spin_unlock is missing\n");
7996                                         return -EINVAL;
7997                                 }
7998
7999                                 if (state->curframe) {
8000                                         /* exit from nested function */
8001                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
8002                                         if (err)
8003                                                 return err;
8004                                         do_print_state = true;
8005                                         continue;
8006                                 }
8007
8008                                 err = check_reference_leak(env);
8009                                 if (err)
8010                                         return err;
8011
8012                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
8013                                  * to return the value from eBPF program.
8014                                  * Make sure that it's readable at this time
8015                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
8016                                  * something into it earlier
8017                                  */
8018                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
8019                                 if (err)
8020                                         return err;
8021
8022                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
8023                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
8024                                         return -EACCES;
8025                                 }
8026
8027                                 err = check_return_code(env);
8028                                 if (err)
8029                                         return err;
8030 process_bpf_exit:
8031                                 update_branch_counts(env, env->cur_state);
8032                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx,
8033                                                 &env->insn_idx);
8034                                 if (err < 0) {
8035                                         if (err != -ENOENT)
8036                                                 return err;
8037                                         break;
8038                                 } else {
8039                                         do_print_state = true;
8040                                         continue;
8041                                 }
8042                         } else {
8043                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
8044                                 if (err)
8045                                         return err;
8046                         }
8047                 } else if (class == BPF_LD) {
8048                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
8049
8050                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
8051                                 err = check_ld_abs(env, insn);
8052                                 if (err)
8053                                         return err;
8054
8055                         } else if (mode == BPF_IMM) {
8056                                 err = check_ld_imm(env, insn);
8057                                 if (err)
8058                                         return err;
8059
8060                                 env->insn_idx++;
8061                                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
8062                         } else {
8063                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
8064                                 return -EINVAL;
8065                         }
8066                 } else {
8067                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
8068                         return -EINVAL;
8069                 }
8070
8071                 env->insn_idx++;
8072         }
8073
8074         env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
8075         return 0;
8076 }
8077
8078 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
8079 {
8080         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
8081                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
8082                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
8083                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
8084 }
8085
8086 static bool is_tracing_prog_type(enum bpf_prog_type type)
8087 {
8088         switch (type) {
8089         case BPF_PROG_TYPE_KPROBE:
8090         case BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT:
8091         case BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT:
8092         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
8093                 return true;
8094         default:
8095                 return false;
8096         }
8097 }
8098
8099 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
8100                                         struct bpf_map *map,
8101                                         struct bpf_prog *prog)
8102
8103 {
8104         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
8105          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
8106          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
8107          * triggered.
8108          */
8109         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
8110                 if (!check_map_prealloc(map)) {
8111                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
8112                         return -EINVAL;
8113                 }
8114                 if (map->inner_map_meta &&
8115                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
8116                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
8117                         return -EINVAL;
8118                 }
8119         }
8120
8121         if ((is_tracing_prog_type(prog->type) ||
8122              prog->type == BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER) &&
8123             map_value_has_spin_lock(map)) {
8124                 verbose(env, "tracing progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
8125                 return -EINVAL;
8126         }
8127
8128         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
8129             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
8130                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
8131                 return -EINVAL;
8132         }
8133
8134         return 0;
8135 }
8136
8137 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
8138 {
8139         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
8140                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
8141 }
8142
8143 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
8144  * replace them with actual map pointers
8145  */
8146 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
8147 {
8148         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8149         int insn_cnt = env->prog->len;
8150         int i, j, err;
8151
8152         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
8153         if (err)
8154                 return err;
8155
8156         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8157                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
8158                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
8159                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
8160                         return -EINVAL;
8161                 }
8162
8163                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
8164                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
8165                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
8166                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
8167                         return -EINVAL;
8168                 }
8169
8170                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
8171                         struct bpf_insn_aux_data *aux;
8172                         struct bpf_map *map;
8173                         struct fd f;
8174                         u64 addr;
8175
8176                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
8177                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
8178                             insn[1].off != 0) {
8179                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
8180                                 return -EINVAL;
8181                         }
8182
8183                         if (insn[0].src_reg == 0)
8184                                 /* valid generic load 64-bit imm */
8185                                 goto next_insn;
8186
8187                         /* In final convert_pseudo_ld_imm64() step, this is
8188                          * converted into regular 64-bit imm load insn.
8189                          */
8190                         if ((insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
8191                              insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) ||
8192                             (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
8193                              insn[1].imm != 0)) {
8194                                 verbose(env,
8195                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
8196                                 return -EINVAL;
8197                         }
8198
8199                         f = fdget(insn[0].imm);
8200                         map = __bpf_map_get(f);
8201                         if (IS_ERR(map)) {
8202                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
8203                                         insn[0].imm);
8204                                 return PTR_ERR(map);
8205                         }
8206
8207                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
8208                         if (err) {
8209                                 fdput(f);
8210                                 return err;
8211                         }
8212
8213                         aux = &env->insn_aux_data[i];
8214                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
8215                                 addr = (unsigned long)map;
8216                         } else {
8217                                 u32 off = insn[1].imm;
8218
8219                                 if (off >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
8220                                         verbose(env, "direct value offset of %u is not allowed\n", off);
8221                                         fdput(f);
8222                                         return -EINVAL;
8223                                 }
8224
8225                                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
8226                                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
8227                                         fdput(f);
8228                                         return -EINVAL;
8229                                 }
8230
8231                                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
8232                                 if (err) {
8233                                         verbose(env, "invalid access to map value pointer, value_size=%u off=%u\n",
8234                                                 map->value_size, off);
8235                                         fdput(f);
8236                                         return err;
8237                                 }
8238
8239                                 aux->map_off = off;
8240                                 addr += off;
8241                         }
8242
8243                         insn[0].imm = (u32)addr;
8244                         insn[1].imm = addr >> 32;
8245
8246                         /* check whether we recorded this map already */
8247                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++) {
8248                                 if (env->used_maps[j] == map) {
8249                                         aux->map_index = j;
8250                                         fdput(f);
8251                                         goto next_insn;
8252                                 }
8253                         }
8254
8255                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
8256                                 fdput(f);
8257                                 return -E2BIG;
8258                         }
8259
8260                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
8261                          * the map will be released by release_maps() or it
8262                          * will be used by the valid program until it's unloaded
8263                          * and all maps are released in free_used_maps()
8264                          */
8265                         bpf_map_inc(map);
8266
8267                         aux->map_index = env->used_map_cnt;
8268                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
8269
8270                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
8271                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog, map)) {
8272                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
8273                                 fdput(f);
8274                                 return -EBUSY;
8275                         }
8276
8277                         fdput(f);
8278 next_insn:
8279                         insn++;
8280                         i++;
8281                         continue;
8282                 }
8283
8284                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
8285                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
8286                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
8287                         return -EINVAL;
8288                 }
8289         }
8290
8291         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
8292          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
8293          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
8294          */
8295         return 0;
8296 }
8297
8298 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
8299 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
8300 {
8301         enum bpf_cgroup_storage_type stype;
8302         int i;
8303
8304         for_each_cgroup_storage_type(stype) {
8305                 if (!env->prog->aux->cgroup_storage[stype])
8306                         continue;
8307                 bpf_cgroup_storage_release(env->prog,
8308                         env->prog->aux->cgroup_storage[stype]);
8309         }
8310
8311         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
8312                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
8313 }
8314
8315 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
8316 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
8317 {
8318         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8319         int insn_cnt = env->prog->len;
8320         int i;
8321
8322         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
8323                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
8324                         insn->src_reg = 0;
8325 }
8326
8327 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
8328  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
8329  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
8330  */
8331 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env,
8332                                 struct bpf_prog *new_prog, u32 off, u32 cnt)
8333 {
8334         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
8335         struct bpf_insn *insn = new_prog->insnsi;
8336         u32 prog_len;
8337         int i;
8338
8339         /* aux info at OFF always needs adjustment, no matter fast path
8340          * (cnt == 1) is taken or not. There is no guarantee INSN at OFF is the
8341          * original insn at old prog.
8342          */
8343         old_data[off].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + off + cnt - 1);
8344
8345         if (cnt == 1)
8346                 return 0;
8347         prog_len = new_prog->len;
8348         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
8349                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
8350         if (!new_data)
8351                 return -ENOMEM;
8352         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
8353         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
8354                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
8355         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++) {
8356                 new_data[i].seen = true;
8357                 new_data[i].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + i);
8358         }
8359         env->insn_aux_data = new_data;
8360         vfree(old_data);
8361         return 0;
8362 }
8363
8364 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
8365 {
8366         int i;
8367
8368         if (len == 1)
8369                 return;
8370         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
8371         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
8372                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
8373                         continue;
8374                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
8375         }
8376 }
8377
8378 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
8379                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
8380 {
8381         struct bpf_prog *new_prog;
8382
8383         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
8384         if (IS_ERR(new_prog)) {
8385                 if (PTR_ERR(new_prog) == -ERANGE)
8386                         verbose(env,
8387                                 "insn %d cannot be patched due to 16-bit range\n",
8388                                 env->insn_aux_data[off].orig_idx);
8389                 return NULL;
8390         }
8391         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog, off, len))
8392                 return NULL;
8393         adjust_subprog_starts(env, off, len);
8394         return new_prog;
8395 }
8396
8397 static int adjust_subprog_starts_after_remove(struct bpf_verifier_env *env,
8398                                               u32 off, u32 cnt)
8399 {
8400         int i, j;
8401
8402         /* find first prog starting at or after off (first to remove) */
8403         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
8404                 if (env->subprog_info[i].start >= off)
8405                         break;
8406         /* find first prog starting at or after off + cnt (first to stay) */
8407         for (j = i; j < env->subprog_cnt; j++)
8408                 if (env->subprog_info[j].start >= off + cnt)
8409                         break;
8410         /* if j doesn't start exactly at off + cnt, we are just removing
8411          * the front of previous prog
8412          */
8413         if (env->subprog_info[j].start != off + cnt)
8414                 j--;
8415
8416         if (j > i) {
8417                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
8418                 int move;
8419
8420                 /* move fake 'exit' subprog as well */
8421                 move = env->subprog_cnt + 1 - j;
8422
8423                 memmove(env->subprog_info + i,
8424                         env->subprog_info + j,
8425                         sizeof(*env->subprog_info) * move);
8426                 env->subprog_cnt -= j - i;
8427
8428                 /* remove func_info */
8429                 if (aux->func_info) {
8430                         move = aux->func_info_cnt - j;
8431
8432                         memmove(aux->func_info + i,
8433                                 aux->func_info + j,
8434                                 sizeof(*aux->func_info) * move);
8435                         aux->func_info_cnt -= j - i;
8436                         /* func_info->insn_off is set after all code rewrites,
8437                          * in adjust_btf_func() - no need to adjust
8438                          */
8439                 }
8440         } else {
8441                 /* convert i from "first prog to remove" to "first to adjust" */
8442                 if (env->subprog_info[i].start == off)
8443                         i++;
8444         }
8445
8446         /* update fake 'exit' subprog as well */
8447         for (; i <= env->subprog_cnt; i++)
8448                 env->subprog_info[i].start -= cnt;
8449
8450         return 0;
8451 }
8452
8453 static int bpf_adj_linfo_after_remove(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
8454                                       u32 cnt)
8455 {
8456         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8457         u32 i, l_off, l_cnt, nr_linfo;
8458         struct bpf_line_info *linfo;
8459
8460         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8461         if (!nr_linfo)
8462                 return 0;
8463
8464         linfo = prog->aux->linfo;
8465
8466         /* find first line info to remove, count lines to be removed */
8467         for (i = 0; i < nr_linfo; i++)
8468                 if (linfo[i].insn_off >= off)
8469                         break;
8470
8471         l_off = i;
8472         l_cnt = 0;
8473         for (; i < nr_linfo; i++)
8474                 if (linfo[i].insn_off < off + cnt)
8475                         l_cnt++;
8476                 else
8477                         break;
8478
8479         /* First live insn doesn't match first live linfo, it needs to "inherit"
8480          * last removed linfo.  prog is already modified, so prog->len == off
8481          * means no live instructions after (tail of the program was removed).
8482          */
8483         if (prog->len != off && l_cnt &&
8484             (i == nr_linfo || linfo[i].insn_off != off + cnt)) {
8485                 l_cnt--;
8486                 linfo[--i].insn_off = off + cnt;
8487         }
8488
8489         /* remove the line info which refer to the removed instructions */
8490         if (l_cnt) {
8491                 memmove(linfo + l_off, linfo + i,
8492                         sizeof(*linfo) * (nr_linfo - i));
8493
8494                 prog->aux->nr_linfo -= l_cnt;
8495                 nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8496         }
8497
8498         /* pull all linfo[i].insn_off >= off + cnt in by cnt */
8499         for (i = l_off; i < nr_linfo; i++)
8500                 linfo[i].insn_off -= cnt;
8501
8502         /* fix up all subprogs (incl. 'exit') which start >= off */
8503         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
8504                 if (env->subprog_info[i].linfo_idx > l_off) {
8505                         /* program may have started in the removed region but
8506                          * may not be fully removed
8507                          */
8508                         if (env->subprog_info[i].linfo_idx >= l_off + l_cnt)
8509                                 env->subprog_info[i].linfo_idx -= l_cnt;
8510                         else
8511                                 env->subprog_info[i].linfo_idx = l_off;
8512                 }
8513
8514         return 0;
8515 }
8516
8517 static int verifier_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt)
8518 {
8519         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8520         unsigned int orig_prog_len = env->prog->len;
8521         int err;
8522
8523         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8524                 bpf_prog_offload_remove_insns(env, off, cnt);
8525
8526         err = bpf_remove_insns(env->prog, off, cnt);
8527         if (err)
8528                 return err;
8529
8530         err = adjust_subprog_starts_after_remove(env, off, cnt);
8531         if (err)
8532                 return err;
8533
8534         err = bpf_adj_linfo_after_remove(env, off, cnt);
8535         if (err)
8536                 return err;
8537
8538         memmove(aux_data + off, aux_data + off + cnt,
8539                 sizeof(*aux_data) * (orig_prog_len - off - cnt));
8540
8541         return 0;
8542 }
8543
8544 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
8545  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
8546  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
8547  * with 'ja -1'.
8548  *
8549  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
8550  * program and through another bug we would manage to jump there, then
8551  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
8552  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
8553  * code could be located.
8554  */
8555 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
8556 {
8557         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8558         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
8559         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8560         const int insn_cnt = env->prog->len;
8561         int i;
8562
8563         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8564                 if (aux_data[i].seen)
8565                         continue;
8566                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
8567         }
8568 }
8569
8570 static bool insn_is_cond_jump(u8 code)
8571 {
8572         u8 op;
8573
8574         if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP32)
8575                 return true;
8576
8577         if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
8578                 return false;
8579
8580         op = BPF_OP(code);
8581         return op != BPF_JA && op != BPF_EXIT && op != BPF_CALL;
8582 }
8583
8584 static void opt_hard_wire_dead_code_branches(struct bpf_verifier_env *env)
8585 {
8586         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8587         struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
8588         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8589         const int insn_cnt = env->prog->len;
8590         int i;
8591
8592         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8593                 if (!insn_is_cond_jump(insn->code))
8594                         continue;
8595
8596                 if (!aux_data[i + 1].seen)
8597                         ja.off = insn->off;
8598                 else if (!aux_data[i + 1 + insn->off].seen)
8599                         ja.off = 0;
8600                 else
8601                         continue;
8602
8603                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8604                         bpf_prog_offload_replace_insn(env, i, &ja);
8605
8606                 memcpy(insn, &ja, sizeof(ja));
8607         }
8608 }
8609
8610 static int opt_remove_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
8611 {
8612         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8613         int insn_cnt = env->prog->len;
8614         int i, err;
8615
8616         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8617                 int j;
8618
8619                 j = 0;
8620                 while (i + j < insn_cnt && !aux_data[i + j].seen)
8621                         j++;
8622                 if (!j)
8623                         continue;
8624
8625                 err = verifier_remove_insns(env, i, j);
8626                 if (err)
8627                         return err;
8628                 insn_cnt = env->prog->len;
8629         }
8630
8631         return 0;
8632 }
8633
8634 static int opt_remove_nops(struct bpf_verifier_env *env)
8635 {
8636         const struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
8637         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8638         int insn_cnt = env->prog->len;
8639         int i, err;
8640
8641         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8642                 if (memcmp(&insn[i], &ja, sizeof(ja)))
8643                         continue;
8644
8645                 err = verifier_remove_insns(env, i, 1);
8646                 if (err)
8647                         return err;
8648                 insn_cnt--;
8649                 i--;
8650         }
8651
8652         return 0;
8653 }
8654
8655 static int opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(struct bpf_verifier_env *env,
8656                                          const union bpf_attr *attr)
8657 {
8658         struct bpf_insn *patch, zext_patch[2], rnd_hi32_patch[4];
8659         struct bpf_insn_aux_data *aux = env->insn_aux_data;
8660         int i, patch_len, delta = 0, len = env->prog->len;
8661         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
8662         struct bpf_prog *new_prog;
8663         bool rnd_hi32;
8664
8665         rnd_hi32 = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_RND_HI32;
8666         zext_patch[1] = BPF_ZEXT_REG(0);
8667         rnd_hi32_patch[1] = BPF_ALU64_IMM(BPF_MOV, BPF_REG_AX, 0);
8668         rnd_hi32_patch[2] = BPF_ALU64_IMM(BPF_LSH, BPF_REG_AX, 32);
8669         rnd_hi32_patch[3] = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, 0, BPF_REG_AX);
8670         for (i = 0; i < len; i++) {
8671                 int adj_idx = i + delta;
8672                 struct bpf_insn insn;
8673
8674                 insn = insns[adj_idx];
8675                 if (!aux[adj_idx].zext_dst) {
8676                         u8 code, class;
8677                         u32 imm_rnd;
8678
8679                         if (!rnd_hi32)
8680                                 continue;
8681
8682                         code = insn.code;
8683                         class = BPF_CLASS(code);
8684                         if (insn_no_def(&insn))
8685                                 continue;
8686
8687                         /* NOTE: arg "reg" (the fourth one) is only used for
8688                          *       BPF_STX which has been ruled out in above
8689                          *       check, it is safe to pass NULL here.
8690                          */
8691                         if (is_reg64(env, &insn, insn.dst_reg, NULL, DST_OP)) {
8692                                 if (class == BPF_LD &&
8693                                     BPF_MODE(code) == BPF_IMM)
8694                                         i++;
8695                                 continue;
8696                         }
8697
8698                         /* ctx load could be transformed into wider load. */
8699                         if (class == BPF_LDX &&
8700                             aux[adj_idx].ptr_type == PTR_TO_CTX)
8701                                 continue;
8702
8703                         imm_rnd = get_random_int();
8704                         rnd_hi32_patch[0] = insn;
8705                         rnd_hi32_patch[1].imm = imm_rnd;
8706                         rnd_hi32_patch[3].dst_reg = insn.dst_reg;
8707                         patch = rnd_hi32_patch;
8708                         patch_len = 4;
8709                         goto apply_patch_buffer;
8710                 }
8711
8712                 if (!bpf_jit_needs_zext())
8713                         continue;
8714
8715                 zext_patch[0] = insn;
8716                 zext_patch[1].dst_reg = insn.dst_reg;
8717                 zext_patch[1].src_reg = insn.dst_reg;
8718                 patch = zext_patch;
8719                 patch_len = 2;
8720 apply_patch_buffer:
8721                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, adj_idx, patch, patch_len);
8722                 if (!new_prog)
8723                         return -ENOMEM;
8724                 env->prog = new_prog;
8725                 insns = new_prog->insnsi;
8726                 aux = env->insn_aux_data;
8727                 delta += patch_len - 1;
8728         }
8729
8730         return 0;
8731 }
8732
8733 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
8734  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
8735  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
8736  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
8737  */
8738 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
8739 {
8740         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
8741         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
8742         const int insn_cnt = env->prog->len;
8743         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
8744         u32 target_size, size_default, off;
8745         struct bpf_prog *new_prog;
8746         enum bpf_access_type type;
8747         bool is_narrower_load;
8748
8749         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
8750                 if (!ops->gen_prologue) {
8751                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8752                         return -EINVAL;
8753                 }
8754                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
8755                                         env->prog);
8756                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
8757                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8758                         return -EINVAL;
8759                 } else if (cnt) {
8760                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
8761                         if (!new_prog)
8762                                 return -ENOMEM;
8763
8764                         env->prog = new_prog;
8765                         delta += cnt - 1;
8766                 }
8767         }
8768
8769         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8770                 return 0;
8771
8772         insn = env->prog->insnsi + delta;
8773
8774         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8775                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
8776
8777                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
8778                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
8779                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
8780                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
8781                         type = BPF_READ;
8782                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
8783                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
8784                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
8785                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
8786                         type = BPF_WRITE;
8787                 else
8788                         continue;
8789
8790                 if (type == BPF_WRITE &&
8791                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
8792                         struct bpf_insn patch[] = {
8793                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
8794                                  * There are no memory dependencies for this store,
8795                                  * since it's only using frame pointer and immediate
8796                                  * constant of zero
8797                                  */
8798                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
8799                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
8800                                            0),
8801                                 /* the original STX instruction will immediately
8802                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
8803                                  */
8804                                 *insn,
8805                         };
8806
8807                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
8808                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
8809                         if (!new_prog)
8810                                 return -ENOMEM;
8811
8812                         delta    += cnt - 1;
8813                         env->prog = new_prog;
8814                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8815                         continue;
8816                 }
8817
8818                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
8819                 case PTR_TO_CTX:
8820                         if (!ops->convert_ctx_access)
8821                                 continue;
8822                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
8823                         break;
8824                 case PTR_TO_SOCKET:
8825                 case PTR_TO_SOCK_COMMON:
8826                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
8827                         break;
8828                 case PTR_TO_TCP_SOCK:
8829                         convert_ctx_access = bpf_tcp_sock_convert_ctx_access;
8830                         break;
8831                 case PTR_TO_XDP_SOCK:
8832                         convert_ctx_access = bpf_xdp_sock_convert_ctx_access;
8833                         break;
8834                 case PTR_TO_BTF_ID:
8835                         if (type == BPF_WRITE) {
8836                                 verbose(env, "Writes through BTF pointers are not allowed\n");
8837                                 return -EINVAL;
8838                         }
8839                         insn->code = BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM | BPF_SIZE((insn)->code);
8840                         env->prog->aux->num_exentries++;
8841                         continue;
8842                 default:
8843                         continue;
8844                 }
8845
8846                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
8847                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
8848
8849                 /* If the read access is a narrower load of the field,
8850                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
8851                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
8852                  * we will apply proper mask to the result.
8853                  */
8854                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
8855                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
8856                 off = insn->off;
8857                 if (is_narrower_load) {
8858                         u8 size_code;
8859
8860                         if (type == BPF_WRITE) {
8861                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
8862                                 return -EINVAL;
8863                         }
8864
8865                         size_code = BPF_H;
8866                         if (ctx_field_size == 4)
8867                                 size_code = BPF_W;
8868                         else if (ctx_field_size == 8)
8869                                 size_code = BPF_DW;
8870
8871                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
8872                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
8873                 }
8874
8875                 target_size = 0;
8876                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
8877                                          &target_size);
8878                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
8879                     (ctx_field_size && !target_size)) {
8880                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8881                         return -EINVAL;
8882                 }
8883
8884                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
8885                         u8 shift = bpf_ctx_narrow_access_offset(
8886                                 off, size, size_default) * 8;
8887                         if (ctx_field_size <= 4) {
8888                                 if (shift)
8889                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
8890                                                                         insn->dst_reg,
8891                                                                         shift);
8892                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
8893                                                                 (1 << size * 8) - 1);
8894                         } else {
8895                                 if (shift)
8896                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
8897                                                                         insn->dst_reg,
8898                                                                         shift);
8899                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
8900                                                                 (1ULL << size * 8) - 1);
8901                         }
8902                 }
8903
8904                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8905                 if (!new_prog)
8906                         return -ENOMEM;
8907
8908                 delta += cnt - 1;
8909
8910                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
8911                 env->prog = new_prog;
8912                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8913         }
8914
8915         return 0;
8916 }
8917
8918 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
8919 {
8920         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
8921         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
8922         struct bpf_insn *insn;
8923         void *old_bpf_func;
8924         int err;
8925
8926         if (env->subprog_cnt <= 1)
8927                 return 0;
8928
8929         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
8930                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8931                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8932                         continue;
8933                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
8934                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
8935                  * propagated in any case.
8936                  */
8937                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
8938                 if (subprog < 0) {
8939                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
8940                                   i + insn->imm + 1);
8941                         return -EFAULT;
8942                 }
8943                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
8944                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
8945                  */
8946                 insn->off = subprog;
8947                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
8948                  * to interpreter will be needed
8949                  */
8950                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
8951                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
8952                 insn->imm = 1;
8953         }
8954
8955         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
8956         if (err)
8957                 goto out_undo_insn;
8958
8959         err = -ENOMEM;
8960         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
8961         if (!func)
8962                 goto out_undo_insn;
8963
8964         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8965                 subprog_start = subprog_end;
8966                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
8967
8968                 len = subprog_end - subprog_start;
8969                 /* BPF_PROG_RUN doesn't call subprogs directly,
8970                  * hence main prog stats include the runtime of subprogs.
8971                  * subprogs don't have IDs and not reachable via prog_get_next_id
8972                  * func[i]->aux->stats will never be accessed and stays NULL
8973                  */
8974                 func[i] = bpf_prog_alloc_no_stats(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
8975                 if (!func[i])
8976                         goto out_free;
8977                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
8978                        len * sizeof(struct bpf_insn));
8979                 func[i]->type = prog->type;
8980                 func[i]->len = len;
8981                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
8982                         goto out_free;
8983                 func[i]->is_func = 1;
8984                 func[i]->aux->func_idx = i;
8985                 /* the btf and func_info will be freed only at prog->aux */
8986                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
8987                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
8988
8989                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
8990                  * Long term would need debug info to populate names
8991                  */
8992                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
8993                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
8994                 func[i]->jit_requested = 1;
8995                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
8996                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8997                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
8998                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
8999                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
9000                 if (!func[i]->jited) {
9001                         err = -ENOTSUPP;
9002                         goto out_free;
9003                 }
9004                 cond_resched();
9005         }
9006         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
9007          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
9008          * run last pass of JIT
9009          */
9010         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9011                 insn = func[i]->insnsi;
9012                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
9013                         if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9014                             insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9015                                 continue;
9016                         subprog = insn->off;
9017                         insn->imm = BPF_CAST_CALL(func[subprog]->bpf_func) -
9018                                     __bpf_call_base;
9019                 }
9020
9021                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
9022                  * of the JITed images for each function in the program
9023                  *
9024                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
9025                  * might not be large enough to hold the offset of the start
9026                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
9027                  *
9028                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
9029                  * by using its subprog id, available from the off field of
9030                  * the call instruction, as an index for this list
9031                  */
9032                 func[i]->aux->func = func;
9033                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
9034         }
9035         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9036                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
9037                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
9038                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
9039                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
9040                         err = -ENOTSUPP;
9041                         goto out_free;
9042                 }
9043                 cond_resched();
9044         }
9045
9046         /* finally lock prog and jit images for all functions and
9047          * populate kallsysm
9048          */
9049         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9050                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
9051                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
9052         }
9053
9054         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
9055          * prog consistent for later dump requests, so they can
9056          * later look the same as if they were interpreted only.
9057          */
9058         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
9059                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9060                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9061                         continue;
9062                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
9063                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
9064                 insn->imm = subprog;
9065         }
9066
9067         prog->jited = 1;
9068         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
9069         prog->aux->func = func;
9070         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
9071         bpf_prog_free_unused_jited_linfo(prog);
9072         return 0;
9073 out_free:
9074         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
9075                 if (func[i])
9076                         bpf_jit_free(func[i]);
9077         kfree(func);
9078 out_undo_insn:
9079         /* cleanup main prog to be interpreted */
9080         prog->jit_requested = 0;
9081         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
9082                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9083                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9084                         continue;
9085                 insn->off = 0;
9086                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
9087         }
9088         bpf_prog_free_jited_linfo(prog);
9089         return err;
9090 }
9091
9092 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
9093 {
9094 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
9095         struct bpf_prog *prog = env->prog;
9096         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
9097         int i, depth;
9098 #endif
9099         int err = 0;
9100
9101         if (env->prog->jit_requested &&
9102             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9103                 err = jit_subprogs(env);
9104                 if (err == 0)
9105                         return 0;
9106                 if (err == -EFAULT)
9107                         return err;
9108         }
9109 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
9110         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
9111                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9112                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9113                         continue;
9114                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
9115                 if (depth < 0)
9116                         return depth;
9117                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
9118         }
9119         err = 0;
9120 #endif
9121         return err;
9122 }
9123
9124 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
9125  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
9126  *
9127  * this function is called after eBPF program passed verification
9128  */
9129 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
9130 {
9131         struct bpf_prog *prog = env->prog;
9132         bool expect_blinding = bpf_jit_blinding_enabled(prog);
9133         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
9134         const struct bpf_func_proto *fn;
9135         const int insn_cnt = prog->len;
9136         const struct bpf_map_ops *ops;
9137         struct bpf_insn_aux_data *aux;
9138         struct bpf_insn insn_buf[16];
9139         struct bpf_prog *new_prog;
9140         struct bpf_map *map_ptr;
9141         int i, ret, cnt, delta = 0;
9142
9143         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
9144                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
9145                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
9146                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
9147                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
9148                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
9149                         struct bpf_insn mask_and_div[] = {
9150                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
9151                                 /* Rx div 0 -> 0 */
9152                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JNE, insn->src_reg, 0, 2),
9153                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
9154                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
9155                                 *insn,
9156                         };
9157                         struct bpf_insn mask_and_mod[] = {
9158                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
9159                                 /* Rx mod 0 -> Rx */
9160                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JEQ, insn->src_reg, 0, 1),
9161                                 *insn,
9162                         };
9163                         struct bpf_insn *patchlet;
9164
9165                         if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
9166                             insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
9167                                 patchlet = mask_and_div + (is64 ? 1 : 0);
9168                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_div) - (is64 ? 1 : 0);
9169                         } else {
9170                                 patchlet = mask_and_mod + (is64 ? 1 : 0);
9171                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_mod) - (is64 ? 1 : 0);
9172                         }
9173
9174                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
9175                         if (!new_prog)
9176                                 return -ENOMEM;
9177
9178                         delta    += cnt - 1;
9179                         env->prog = prog = new_prog;
9180                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9181                         continue;
9182                 }
9183
9184                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
9185                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
9186                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
9187                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
9188                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
9189                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9190                                 return -EINVAL;
9191                         }
9192
9193                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9194                         if (!new_prog)
9195                                 return -ENOMEM;
9196
9197                         delta    += cnt - 1;
9198                         env->prog = prog = new_prog;
9199                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9200                         continue;
9201                 }
9202
9203                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
9204                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
9205                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
9206                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
9207                         struct bpf_insn insn_buf[16];
9208                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
9209                         bool issrc, isneg;
9210                         u32 off_reg;
9211
9212                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9213                         if (!aux->alu_state ||
9214                             aux->alu_state == BPF_ALU_NON_POINTER)
9215                                 continue;
9216
9217                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
9218                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
9219                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
9220
9221                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
9222                         if (isneg)
9223                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
9224                         *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit - 1);
9225                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
9226                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
9227                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
9228                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
9229                         if (issrc) {
9230                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX,
9231                                                          off_reg);
9232                                 insn->src_reg = BPF_REG_AX;
9233                         } else {
9234                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, off_reg,
9235                                                          BPF_REG_AX);
9236                         }
9237                         if (isneg)
9238                                 insn->code = insn->code == code_add ?
9239                                              code_sub : code_add;
9240                         *patch++ = *insn;
9241                         if (issrc && isneg)
9242                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
9243                         cnt = patch - insn_buf;
9244
9245                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9246                         if (!new_prog)
9247                                 return -ENOMEM;
9248
9249                         delta    += cnt - 1;
9250                         env->prog = prog = new_prog;
9251                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9252                         continue;
9253                 }
9254
9255                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
9256                         continue;
9257                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
9258                         continue;
9259
9260                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
9261                         prog->dst_needed = 1;
9262                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
9263                         bpf_user_rnd_init_once();
9264                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
9265                         prog->kprobe_override = 1;
9266                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
9267                         /* If we tail call into other programs, we
9268                          * cannot make any assumptions since they can
9269                          * be replaced dynamically during runtime in
9270                          * the program array.
9271                          */
9272                         prog->cb_access = 1;
9273                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
9274                         env->prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
9275
9276                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
9277                          * conditional branch in the interpeter for every normal
9278                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
9279                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
9280                          */
9281                         insn->imm = 0;
9282                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
9283
9284                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9285                         if (prog->jit_requested && !expect_blinding &&
9286                             !bpf_map_key_poisoned(aux) &&
9287                             !bpf_map_ptr_poisoned(aux) &&
9288                             !bpf_map_ptr_unpriv(aux)) {
9289                                 struct bpf_jit_poke_descriptor desc = {
9290                                         .reason = BPF_POKE_REASON_TAIL_CALL,
9291                                         .tail_call.map = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state),
9292                                         .tail_call.key = bpf_map_key_immediate(aux),
9293                                 };
9294
9295                                 ret = bpf_jit_add_poke_descriptor(prog, &desc);
9296                                 if (ret < 0) {
9297                                         verbose(env, "adding tail call poke descriptor failed\n");
9298                                         return ret;
9299                                 }
9300
9301                                 insn->imm = ret + 1;
9302                                 continue;
9303                         }
9304
9305                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
9306                                 continue;
9307
9308                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
9309                          * emit two extra insns:
9310                          * if (index >= max_entries) goto out;
9311                          * index &= array->index_mask;
9312                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
9313                          */
9314                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
9315                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
9316                                 return -EINVAL;
9317                         }
9318
9319                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
9320                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
9321                                                   map_ptr->max_entries, 2);
9322                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
9323                                                     container_of(map_ptr,
9324                                                                  struct bpf_array,
9325                                                                  map)->index_mask);
9326                         insn_buf[2] = *insn;
9327                         cnt = 3;
9328                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9329                         if (!new_prog)
9330                                 return -ENOMEM;
9331
9332                         delta    += cnt - 1;
9333                         env->prog = prog = new_prog;
9334                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9335                         continue;
9336                 }
9337
9338                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
9339                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
9340                  * only.
9341                  */
9342                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
9343                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
9344                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
9345                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
9346                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
9347                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
9348                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem)) {
9349                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9350                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
9351                                 goto patch_call_imm;
9352
9353                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
9354                         ops = map_ptr->ops;
9355                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
9356                             ops->map_gen_lookup) {
9357                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
9358                                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
9359                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9360                                         return -EINVAL;
9361                                 }
9362
9363                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
9364                                                                insn_buf, cnt);
9365                                 if (!new_prog)
9366                                         return -ENOMEM;
9367
9368                                 delta    += cnt - 1;
9369                                 env->prog = prog = new_prog;
9370                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9371                                 continue;
9372                         }
9373
9374                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
9375                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
9376                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
9377                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
9378                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
9379                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
9380                                               u64 flags))NULL));
9381                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
9382                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
9383                                               u64 flags))NULL));
9384                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
9385                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
9386                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
9387                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
9388
9389                         switch (insn->imm) {
9390                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
9391                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
9392                                             __bpf_call_base;
9393                                 continue;
9394                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
9395                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
9396                                             __bpf_call_base;
9397                                 continue;
9398                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
9399                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
9400                                             __bpf_call_base;
9401                                 continue;
9402                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
9403                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
9404                                             __bpf_call_base;
9405                                 continue;
9406                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
9407                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
9408                                             __bpf_call_base;
9409                                 continue;
9410                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
9411                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
9412                                             __bpf_call_base;
9413                                 continue;
9414                         }
9415
9416                         goto patch_call_imm;
9417                 }
9418
9419 patch_call_imm:
9420                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
9421                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
9422                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
9423                  */
9424                 if (!fn->func) {
9425                         verbose(env,
9426                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
9427                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
9428                         return -EFAULT;
9429                 }
9430                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
9431         }
9432
9433         /* Since poke tab is now finalized, publish aux to tracker. */
9434         for (i = 0; i < prog->aux->size_poke_tab; i++) {
9435                 map_ptr = prog->aux->poke_tab[i].tail_call.map;
9436                 if (!map_ptr->ops->map_poke_track ||
9437                     !map_ptr->ops->map_poke_untrack ||
9438                     !map_ptr->ops->map_poke_run) {
9439                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9440                         return -EINVAL;
9441                 }
9442
9443                 ret = map_ptr->ops->map_poke_track(map_ptr, prog->aux);
9444                 if (ret < 0) {
9445                         verbose(env, "tracking tail call prog failed\n");
9446                         return ret;
9447                 }
9448         }
9449
9450         return 0;
9451 }
9452
9453 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
9454 {
9455         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
9456         int i;
9457
9458         sl = env->free_list;
9459         while (sl) {
9460                 sln = sl->next;
9461                 free_verifier_state(&sl->state, false);
9462                 kfree(sl);
9463                 sl = sln;
9464         }
9465
9466         if (!env->explored_states)
9467                 return;
9468
9469         for (i = 0; i < state_htab_size(env); i++) {
9470                 sl = env->explored_states[i];
9471
9472                 while (sl) {
9473                         sln = sl->next;
9474                         free_verifier_state(&sl->state, false);
9475                         kfree(sl);
9476                         sl = sln;
9477                 }
9478         }
9479
9480         kvfree(env->explored_states);
9481 }
9482
9483 static void print_verification_stats(struct bpf_verifier_env *env)
9484 {
9485         int i;
9486
9487         if (env->log.level & BPF_LOG_STATS) {
9488                 verbose(env, "verification time %lld usec\n",
9489                         div_u64(env->verification_time, 1000));
9490                 verbose(env, "stack depth ");
9491                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9492                         u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
9493
9494                         verbose(env, "%d", depth);
9495                         if (i + 1 < env->subprog_cnt)
9496                                 verbose(env, "+");
9497                 }
9498                 verbose(env, "\n");
9499         }
9500         verbose(env, "processed %d insns (limit %d) max_states_per_insn %d "
9501                 "total_states %d peak_states %d mark_read %d\n",
9502                 env->insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS,
9503                 env->max_states_per_insn, env->total_states,
9504                 env->peak_states, env->longest_mark_read_walk);
9505 }
9506
9507 static int check_attach_btf_id(struct bpf_verifier_env *env)
9508 {
9509         struct bpf_prog *prog = env->prog;
9510         struct bpf_prog *tgt_prog = prog->aux->linked_prog;
9511         u32 btf_id = prog->aux->attach_btf_id;
9512         const char prefix[] = "btf_trace_";
9513         int ret = 0, subprog = -1, i;
9514         struct bpf_trampoline *tr;
9515         const struct btf_type *t;
9516         bool conservative = true;
9517         const char *tname;
9518         struct btf *btf;
9519         long addr;
9520         u64 key;
9521
9522         if (prog->type != BPF_PROG_TYPE_TRACING)
9523                 return 0;
9524
9525         if (!btf_id) {
9526                 verbose(env, "Tracing programs must provide btf_id\n");
9527                 return -EINVAL;
9528         }
9529         btf = bpf_prog_get_target_btf(prog);
9530         if (!btf) {
9531                 verbose(env,
9532                         "FENTRY/FEXIT program can only be attached to another program annotated with BTF\n");
9533                 return -EINVAL;
9534         }
9535         t = btf_type_by_id(btf, btf_id);
9536         if (!t) {
9537                 verbose(env, "attach_btf_id %u is invalid\n", btf_id);
9538                 return -EINVAL;
9539         }
9540         tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
9541         if (!tname) {
9542                 verbose(env, "attach_btf_id %u doesn't have a name\n", btf_id);
9543                 return -EINVAL;
9544         }
9545         if (tgt_prog) {
9546                 struct bpf_prog_aux *aux = tgt_prog->aux;
9547
9548                 for (i = 0; i < aux->func_info_cnt; i++)
9549                         if (aux->func_info[i].type_id == btf_id) {
9550                                 subprog = i;
9551                                 break;
9552                         }
9553                 if (subprog == -1) {
9554                         verbose(env, "Subprog %s doesn't exist\n", tname);
9555                         return -EINVAL;
9556                 }
9557                 conservative = aux->func_info_aux[subprog].unreliable;
9558                 key = ((u64)aux->id) << 32 | btf_id;
9559         } else {
9560                 key = btf_id;
9561         }
9562
9563         switch (prog->expected_attach_type) {
9564         case BPF_TRACE_RAW_TP:
9565                 if (tgt_prog) {
9566                         verbose(env,
9567                                 "Only FENTRY/FEXIT progs are attachable to another BPF prog\n");
9568                         return -EINVAL;
9569                 }
9570                 if (!btf_type_is_typedef(t)) {
9571                         verbose(env, "attach_btf_id %u is not a typedef\n",
9572                                 btf_id);
9573                         return -EINVAL;
9574                 }
9575                 if (strncmp(prefix, tname, sizeof(prefix) - 1)) {
9576                         verbose(env, "attach_btf_id %u points to wrong type name %s\n",
9577                                 btf_id, tname);
9578                         return -EINVAL;
9579                 }
9580                 tname += sizeof(prefix) - 1;
9581                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
9582                 if (!btf_type_is_ptr(t))
9583                         /* should never happen in valid vmlinux build */
9584                         return -EINVAL;
9585                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
9586                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
9587                         /* should never happen in valid vmlinux build */
9588                         return -EINVAL;
9589
9590                 /* remember two read only pointers that are valid for
9591                  * the life time of the kernel
9592                  */
9593                 prog->aux->attach_func_name = tname;
9594                 prog->aux->attach_func_proto = t;
9595                 prog->aux->attach_btf_trace = true;
9596                 return 0;
9597         case BPF_TRACE_FENTRY:
9598         case BPF_TRACE_FEXIT:
9599                 if (!btf_type_is_func(t)) {
9600                         verbose(env, "attach_btf_id %u is not a function\n",
9601                                 btf_id);
9602                         return -EINVAL;
9603                 }
9604                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
9605                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
9606                         return -EINVAL;
9607                 tr = bpf_trampoline_lookup(key);
9608                 if (!tr)
9609                         return -ENOMEM;
9610                 prog->aux->attach_func_name = tname;
9611                 /* t is either vmlinux type or another program's type */
9612                 prog->aux->attach_func_proto = t;
9613                 mutex_lock(&tr->mutex);
9614                 if (tr->func.addr) {
9615                         prog->aux->trampoline = tr;
9616                         goto out;
9617                 }
9618                 if (tgt_prog && conservative) {
9619                         prog->aux->attach_func_proto = NULL;
9620                         t = NULL;
9621                 }
9622                 ret = btf_distill_func_proto(&env->log, btf, t,
9623                                              tname, &tr->func.model);
9624                 if (ret < 0)
9625                         goto out;
9626                 if (tgt_prog) {
9627                         if (!tgt_prog->jited) {
9628                                 /* for now */
9629                                 verbose(env, "Can trace only JITed BPF progs\n");
9630                                 ret = -EINVAL;
9631                                 goto out;
9632                         }
9633                         if (tgt_prog->type == BPF_PROG_TYPE_TRACING) {
9634                                 /* prevent cycles */
9635                                 verbose(env, "Cannot recursively attach\n");
9636                                 ret = -EINVAL;
9637                                 goto out;
9638                         }
9639                         addr = (long) tgt_prog->aux->func[subprog]->bpf_func;
9640                 } else {
9641                         addr = kallsyms_lookup_name(tname);
9642                         if (!addr) {
9643                                 verbose(env,
9644                                         "The address of function %s cannot be found\n",
9645                                         tname);
9646                                 ret = -ENOENT;
9647                                 goto out;
9648                         }
9649                 }
9650                 tr->func.addr = (void *)addr;
9651                 prog->aux->trampoline = tr;
9652 out:
9653                 mutex_unlock(&tr->mutex);
9654                 if (ret)
9655                         bpf_trampoline_put(tr);
9656                 return ret;
9657         default:
9658                 return -EINVAL;
9659         }
9660 }
9661
9662 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr,
9663               union bpf_attr __user *uattr)
9664 {
9665         u64 start_time = ktime_get_ns();
9666         struct bpf_verifier_env *env;
9667         struct bpf_verifier_log *log;
9668         int i, len, ret = -EINVAL;
9669         bool is_priv;
9670
9671         /* no program is valid */
9672         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
9673                 return -EINVAL;
9674
9675         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
9676          * allocate/free it every time bpf_check() is called
9677          */
9678         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
9679         if (!env)
9680                 return -ENOMEM;
9681         log = &env->log;
9682
9683         len = (*prog)->len;
9684         env->insn_aux_data =
9685                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data), len));
9686         ret = -ENOMEM;
9687         if (!env->insn_aux_data)
9688                 goto err_free_env;
9689         for (i = 0; i < len; i++)
9690                 env->insn_aux_data[i].orig_idx = i;
9691         env->prog = *prog;
9692         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
9693         is_priv = capable(CAP_SYS_ADMIN);
9694
9695         if (!btf_vmlinux && IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_INFO_BTF)) {
9696                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
9697                 if (!btf_vmlinux)
9698                         btf_vmlinux = btf_parse_vmlinux();
9699                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
9700         }
9701
9702         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
9703         if (!is_priv)
9704                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
9705
9706         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
9707                 /* user requested verbose verifier output
9708                  * and supplied buffer to store the verification trace
9709                  */
9710                 log->level = attr->log_level;
9711                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
9712                 log->len_total = attr->log_size;
9713
9714                 ret = -EINVAL;
9715                 /* log attributes have to be sane */
9716                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 2 ||
9717                     !log->level || !log->ubuf || log->level & ~BPF_LOG_MASK)
9718                         goto err_unlock;
9719         }
9720
9721         if (IS_ERR(btf_vmlinux)) {
9722                 /* Either gcc or pahole or kernel are broken. */
9723                 verbose(env, "in-kernel BTF is malformed\n");
9724                 ret = PTR_ERR(btf_vmlinux);
9725                 goto skip_full_check;
9726         }
9727
9728         ret = check_attach_btf_id(env);
9729         if (ret)
9730                 goto skip_full_check;
9731
9732         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
9733         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
9734                 env->strict_alignment = true;
9735         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
9736                 env->strict_alignment = false;
9737
9738         env->allow_ptr_leaks = is_priv;
9739
9740         if (is_priv)
9741                 env->test_state_freq = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_STATE_FREQ;
9742
9743         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
9744         if (ret < 0)
9745                 goto skip_full_check;
9746
9747         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9748                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
9749                 if (ret)
9750                         goto skip_full_check;
9751         }
9752
9753         env->explored_states = kvcalloc(state_htab_size(env),
9754                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
9755                                        GFP_USER);
9756         ret = -ENOMEM;
9757         if (!env->explored_states)
9758                 goto skip_full_check;
9759
9760         ret = check_subprogs(env);
9761         if (ret < 0)
9762                 goto skip_full_check;
9763
9764         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
9765         if (ret < 0)
9766                 goto skip_full_check;
9767
9768         ret = check_cfg(env);
9769         if (ret < 0)
9770                 goto skip_full_check;
9771
9772         ret = do_check(env);
9773         if (env->cur_state) {
9774                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
9775                 env->cur_state = NULL;
9776         }
9777
9778         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
9779                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
9780
9781 skip_full_check:
9782         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
9783         free_states(env);
9784
9785         if (ret == 0)
9786                 ret = check_max_stack_depth(env);
9787
9788         /* instruction rewrites happen after this point */
9789         if (is_priv) {
9790                 if (ret == 0)
9791                         opt_hard_wire_dead_code_branches(env);
9792                 if (ret == 0)
9793                         ret = opt_remove_dead_code(env);
9794                 if (ret == 0)
9795                         ret = opt_remove_nops(env);
9796         } else {
9797                 if (ret == 0)
9798                         sanitize_dead_code(env);
9799         }
9800
9801         if (ret == 0)
9802                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
9803                 ret = convert_ctx_accesses(env);
9804
9805         if (ret == 0)
9806                 ret = fixup_bpf_calls(env);
9807
9808         /* do 32-bit optimization after insn patching has done so those patched
9809          * insns could be handled correctly.
9810          */
9811         if (ret == 0 && !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9812                 ret = opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(env, attr);
9813                 env->prog->aux->verifier_zext = bpf_jit_needs_zext() ? !ret
9814                                                                      : false;
9815         }
9816
9817         if (ret == 0)
9818                 ret = fixup_call_args(env);
9819
9820         env->verification_time = ktime_get_ns() - start_time;
9821         print_verification_stats(env);
9822
9823         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
9824                 ret = -ENOSPC;
9825         if (log->level && !log->ubuf) {
9826                 ret = -EFAULT;
9827                 goto err_release_maps;
9828         }
9829
9830         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
9831                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
9832                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
9833                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
9834                                                           GFP_KERNEL);
9835
9836                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
9837                         ret = -ENOMEM;
9838                         goto err_release_maps;
9839                 }
9840
9841                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
9842                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
9843                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
9844
9845                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
9846                  * bpf_ld_imm64 instructions
9847                  */
9848                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
9849         }
9850
9851         if (ret == 0)
9852                 adjust_btf_func(env);
9853
9854 err_release_maps:
9855         if (!env->prog->aux->used_maps)
9856                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
9857                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
9858                  */
9859                 release_maps(env);
9860         *prog = env->prog;
9861 err_unlock:
9862         if (!is_priv)
9863                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
9864         vfree(env->insn_aux_data);
9865 err_free_env:
9866         kfree(env);
9867         return ret;
9868 }