]> Git Repo - J-linux.git/blob - include/linux/bpf_verifier.h
Merge tag 'vfs-6.13-rc7.fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/vfs/vfs
[J-linux.git] / include / linux / bpf_verifier.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
2 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
3  */
4 #ifndef _LINUX_BPF_VERIFIER_H
5 #define _LINUX_BPF_VERIFIER_H 1
6
7 #include <linux/bpf.h> /* for enum bpf_reg_type */
8 #include <linux/btf.h> /* for struct btf and btf_id() */
9 #include <linux/filter.h> /* for MAX_BPF_STACK */
10 #include <linux/tnum.h>
11
12 /* Maximum variable offset umax_value permitted when resolving memory accesses.
13  * In practice this is far bigger than any realistic pointer offset; this limit
14  * ensures that umax_value + (int)off + (int)size cannot overflow a u64.
15  */
16 #define BPF_MAX_VAR_OFF (1 << 29)
17 /* Maximum variable size permitted for ARG_CONST_SIZE[_OR_ZERO].  This ensures
18  * that converting umax_value to int cannot overflow.
19  */
20 #define BPF_MAX_VAR_SIZ (1 << 29)
21 /* size of tmp_str_buf in bpf_verifier.
22  * we need at least 306 bytes to fit full stack mask representation
23  * (in the "-8,-16,...,-512" form)
24  */
25 #define TMP_STR_BUF_LEN 320
26 /* Patch buffer size */
27 #define INSN_BUF_SIZE 32
28
29 /* Liveness marks, used for registers and spilled-regs (in stack slots).
30  * Read marks propagate upwards until they find a write mark; they record that
31  * "one of this state's descendants read this reg" (and therefore the reg is
32  * relevant for states_equal() checks).
33  * Write marks collect downwards and do not propagate; they record that "the
34  * straight-line code that reached this state (from its parent) wrote this reg"
35  * (and therefore that reads propagated from this state or its descendants
36  * should not propagate to its parent).
37  * A state with a write mark can receive read marks; it just won't propagate
38  * them to its parent, since the write mark is a property, not of the state,
39  * but of the link between it and its parent.  See mark_reg_read() and
40  * mark_stack_slot_read() in kernel/bpf/verifier.c.
41  */
42 enum bpf_reg_liveness {
43         REG_LIVE_NONE = 0, /* reg hasn't been read or written this branch */
44         REG_LIVE_READ32 = 0x1, /* reg was read, so we're sensitive to initial value */
45         REG_LIVE_READ64 = 0x2, /* likewise, but full 64-bit content matters */
46         REG_LIVE_READ = REG_LIVE_READ32 | REG_LIVE_READ64,
47         REG_LIVE_WRITTEN = 0x4, /* reg was written first, screening off later reads */
48         REG_LIVE_DONE = 0x8, /* liveness won't be updating this register anymore */
49 };
50
51 #define ITER_PREFIX "bpf_iter_"
52
53 enum bpf_iter_state {
54         BPF_ITER_STATE_INVALID, /* for non-first slot */
55         BPF_ITER_STATE_ACTIVE,
56         BPF_ITER_STATE_DRAINED,
57 };
58
59 struct bpf_reg_state {
60         /* Ordering of fields matters.  See states_equal() */
61         enum bpf_reg_type type;
62         /*
63          * Fixed part of pointer offset, pointer types only.
64          * Or constant delta between "linked" scalars with the same ID.
65          */
66         s32 off;
67         union {
68                 /* valid when type == PTR_TO_PACKET */
69                 int range;
70
71                 /* valid when type == CONST_PTR_TO_MAP | PTR_TO_MAP_VALUE |
72                  *   PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
73                  */
74                 struct {
75                         struct bpf_map *map_ptr;
76                         /* To distinguish map lookups from outer map
77                          * the map_uid is non-zero for registers
78                          * pointing to inner maps.
79                          */
80                         u32 map_uid;
81                 };
82
83                 /* for PTR_TO_BTF_ID */
84                 struct {
85                         struct btf *btf;
86                         u32 btf_id;
87                 };
88
89                 struct { /* for PTR_TO_MEM | PTR_TO_MEM_OR_NULL */
90                         u32 mem_size;
91                         u32 dynptr_id; /* for dynptr slices */
92                 };
93
94                 /* For dynptr stack slots */
95                 struct {
96                         enum bpf_dynptr_type type;
97                         /* A dynptr is 16 bytes so it takes up 2 stack slots.
98                          * We need to track which slot is the first slot
99                          * to protect against cases where the user may try to
100                          * pass in an address starting at the second slot of the
101                          * dynptr.
102                          */
103                         bool first_slot;
104                 } dynptr;
105
106                 /* For bpf_iter stack slots */
107                 struct {
108                         /* BTF container and BTF type ID describing
109                          * struct bpf_iter_<type> of an iterator state
110                          */
111                         struct btf *btf;
112                         u32 btf_id;
113                         /* packing following two fields to fit iter state into 16 bytes */
114                         enum bpf_iter_state state:2;
115                         int depth:30;
116                 } iter;
117
118                 /* Max size from any of the above. */
119                 struct {
120                         unsigned long raw1;
121                         unsigned long raw2;
122                 } raw;
123
124                 u32 subprogno; /* for PTR_TO_FUNC */
125         };
126         /* For scalar types (SCALAR_VALUE), this represents our knowledge of
127          * the actual value.
128          * For pointer types, this represents the variable part of the offset
129          * from the pointed-to object, and is shared with all bpf_reg_states
130          * with the same id as us.
131          */
132         struct tnum var_off;
133         /* Used to determine if any memory access using this register will
134          * result in a bad access.
135          * These refer to the same value as var_off, not necessarily the actual
136          * contents of the register.
137          */
138         s64 smin_value; /* minimum possible (s64)value */
139         s64 smax_value; /* maximum possible (s64)value */
140         u64 umin_value; /* minimum possible (u64)value */
141         u64 umax_value; /* maximum possible (u64)value */
142         s32 s32_min_value; /* minimum possible (s32)value */
143         s32 s32_max_value; /* maximum possible (s32)value */
144         u32 u32_min_value; /* minimum possible (u32)value */
145         u32 u32_max_value; /* maximum possible (u32)value */
146         /* For PTR_TO_PACKET, used to find other pointers with the same variable
147          * offset, so they can share range knowledge.
148          * For PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL this is used to share which map value we
149          * came from, when one is tested for != NULL.
150          * For PTR_TO_MEM_OR_NULL this is used to identify memory allocation
151          * for the purpose of tracking that it's freed.
152          * For PTR_TO_SOCKET this is used to share which pointers retain the
153          * same reference to the socket, to determine proper reference freeing.
154          * For stack slots that are dynptrs, this is used to track references to
155          * the dynptr to determine proper reference freeing.
156          * Similarly to dynptrs, we use ID to track "belonging" of a reference
157          * to a specific instance of bpf_iter.
158          */
159         /*
160          * Upper bit of ID is used to remember relationship between "linked"
161          * registers. Example:
162          * r1 = r2;    both will have r1->id == r2->id == N
163          * r1 += 10;   r1->id == N | BPF_ADD_CONST and r1->off == 10
164          */
165 #define BPF_ADD_CONST (1U << 31)
166         u32 id;
167         /* PTR_TO_SOCKET and PTR_TO_TCP_SOCK could be a ptr returned
168          * from a pointer-cast helper, bpf_sk_fullsock() and
169          * bpf_tcp_sock().
170          *
171          * Consider the following where "sk" is a reference counted
172          * pointer returned from "sk = bpf_sk_lookup_tcp();":
173          *
174          * 1: sk = bpf_sk_lookup_tcp();
175          * 2: if (!sk) { return 0; }
176          * 3: fullsock = bpf_sk_fullsock(sk);
177          * 4: if (!fullsock) { bpf_sk_release(sk); return 0; }
178          * 5: tp = bpf_tcp_sock(fullsock);
179          * 6: if (!tp) { bpf_sk_release(sk); return 0; }
180          * 7: bpf_sk_release(sk);
181          * 8: snd_cwnd = tp->snd_cwnd;  // verifier will complain
182          *
183          * After bpf_sk_release(sk) at line 7, both "fullsock" ptr and
184          * "tp" ptr should be invalidated also.  In order to do that,
185          * the reg holding "fullsock" and "sk" need to remember
186          * the original refcounted ptr id (i.e. sk_reg->id) in ref_obj_id
187          * such that the verifier can reset all regs which have
188          * ref_obj_id matching the sk_reg->id.
189          *
190          * sk_reg->ref_obj_id is set to sk_reg->id at line 1.
191          * sk_reg->id will stay as NULL-marking purpose only.
192          * After NULL-marking is done, sk_reg->id can be reset to 0.
193          *
194          * After "fullsock = bpf_sk_fullsock(sk);" at line 3,
195          * fullsock_reg->ref_obj_id is set to sk_reg->ref_obj_id.
196          *
197          * After "tp = bpf_tcp_sock(fullsock);" at line 5,
198          * tp_reg->ref_obj_id is set to fullsock_reg->ref_obj_id
199          * which is the same as sk_reg->ref_obj_id.
200          *
201          * From the verifier perspective, if sk, fullsock and tp
202          * are not NULL, they are the same ptr with different
203          * reg->type.  In particular, bpf_sk_release(tp) is also
204          * allowed and has the same effect as bpf_sk_release(sk).
205          */
206         u32 ref_obj_id;
207         /* parentage chain for liveness checking */
208         struct bpf_reg_state *parent;
209         /* Inside the callee two registers can be both PTR_TO_STACK like
210          * R1=fp-8 and R2=fp-8, but one of them points to this function stack
211          * while another to the caller's stack. To differentiate them 'frameno'
212          * is used which is an index in bpf_verifier_state->frame[] array
213          * pointing to bpf_func_state.
214          */
215         u32 frameno;
216         /* Tracks subreg definition. The stored value is the insn_idx of the
217          * writing insn. This is safe because subreg_def is used before any insn
218          * patching which only happens after main verification finished.
219          */
220         s32 subreg_def;
221         enum bpf_reg_liveness live;
222         /* if (!precise && SCALAR_VALUE) min/max/tnum don't affect safety */
223         bool precise;
224 };
225
226 enum bpf_stack_slot_type {
227         STACK_INVALID,    /* nothing was stored in this stack slot */
228         STACK_SPILL,      /* register spilled into stack */
229         STACK_MISC,       /* BPF program wrote some data into this slot */
230         STACK_ZERO,       /* BPF program wrote constant zero */
231         /* A dynptr is stored in this stack slot. The type of dynptr
232          * is stored in bpf_stack_state->spilled_ptr.dynptr.type
233          */
234         STACK_DYNPTR,
235         STACK_ITER,
236 };
237
238 #define BPF_REG_SIZE 8  /* size of eBPF register in bytes */
239
240 #define BPF_REGMASK_ARGS ((1 << BPF_REG_1) | (1 << BPF_REG_2) | \
241                           (1 << BPF_REG_3) | (1 << BPF_REG_4) | \
242                           (1 << BPF_REG_5))
243
244 #define BPF_DYNPTR_SIZE         sizeof(struct bpf_dynptr_kern)
245 #define BPF_DYNPTR_NR_SLOTS             (BPF_DYNPTR_SIZE / BPF_REG_SIZE)
246
247 struct bpf_stack_state {
248         struct bpf_reg_state spilled_ptr;
249         u8 slot_type[BPF_REG_SIZE];
250 };
251
252 struct bpf_reference_state {
253         /* Each reference object has a type. Ensure REF_TYPE_PTR is zero to
254          * default to pointer reference on zero initialization of a state.
255          */
256         enum ref_state_type {
257                 REF_TYPE_PTR = 0,
258                 REF_TYPE_LOCK,
259         } type;
260         /* Track each reference created with a unique id, even if the same
261          * instruction creates the reference multiple times (eg, via CALL).
262          */
263         int id;
264         /* Instruction where the allocation of this reference occurred. This
265          * is used purely to inform the user of a reference leak.
266          */
267         int insn_idx;
268         /* Use to keep track of the source object of a lock, to ensure
269          * it matches on unlock.
270          */
271         void *ptr;
272 };
273
274 struct bpf_retval_range {
275         s32 minval;
276         s32 maxval;
277 };
278
279 /* state of the program:
280  * type of all registers and stack info
281  */
282 struct bpf_func_state {
283         struct bpf_reg_state regs[MAX_BPF_REG];
284         /* index of call instruction that called into this func */
285         int callsite;
286         /* stack frame number of this function state from pov of
287          * enclosing bpf_verifier_state.
288          * 0 = main function, 1 = first callee.
289          */
290         u32 frameno;
291         /* subprog number == index within subprog_info
292          * zero == main subprog
293          */
294         u32 subprogno;
295         /* Every bpf_timer_start will increment async_entry_cnt.
296          * It's used to distinguish:
297          * void foo(void) { for(;;); }
298          * void foo(void) { bpf_timer_set_callback(,foo); }
299          */
300         u32 async_entry_cnt;
301         struct bpf_retval_range callback_ret_range;
302         bool in_callback_fn;
303         bool in_async_callback_fn;
304         bool in_exception_callback_fn;
305         /* For callback calling functions that limit number of possible
306          * callback executions (e.g. bpf_loop) keeps track of current
307          * simulated iteration number.
308          * Value in frame N refers to number of times callback with frame
309          * N+1 was simulated, e.g. for the following call:
310          *
311          *   bpf_loop(..., fn, ...); | suppose current frame is N
312          *                           | fn would be simulated in frame N+1
313          *                           | number of simulations is tracked in frame N
314          */
315         u32 callback_depth;
316
317         /* The following fields should be last. See copy_func_state() */
318         int acquired_refs;
319         int active_locks;
320         struct bpf_reference_state *refs;
321         /* The state of the stack. Each element of the array describes BPF_REG_SIZE
322          * (i.e. 8) bytes worth of stack memory.
323          * stack[0] represents bytes [*(r10-8)..*(r10-1)]
324          * stack[1] represents bytes [*(r10-16)..*(r10-9)]
325          * ...
326          * stack[allocated_stack/8 - 1] represents [*(r10-allocated_stack)..*(r10-allocated_stack+7)]
327          */
328         struct bpf_stack_state *stack;
329         /* Size of the current stack, in bytes. The stack state is tracked below, in
330          * `stack`. allocated_stack is always a multiple of BPF_REG_SIZE.
331          */
332         int allocated_stack;
333 };
334
335 #define MAX_CALL_FRAMES 8
336
337 /* instruction history flags, used in bpf_insn_hist_entry.flags field */
338 enum {
339         /* instruction references stack slot through PTR_TO_STACK register;
340          * we also store stack's frame number in lower 3 bits (MAX_CALL_FRAMES is 8)
341          * and accessed stack slot's index in next 6 bits (MAX_BPF_STACK is 512,
342          * 8 bytes per slot, so slot index (spi) is [0, 63])
343          */
344         INSN_F_FRAMENO_MASK = 0x7, /* 3 bits */
345
346         INSN_F_SPI_MASK = 0x3f, /* 6 bits */
347         INSN_F_SPI_SHIFT = 3, /* shifted 3 bits to the left */
348
349         INSN_F_STACK_ACCESS = BIT(9), /* we need 10 bits total */
350 };
351
352 static_assert(INSN_F_FRAMENO_MASK + 1 >= MAX_CALL_FRAMES);
353 static_assert(INSN_F_SPI_MASK + 1 >= MAX_BPF_STACK / 8);
354
355 struct bpf_insn_hist_entry {
356         u32 idx;
357         /* insn idx can't be bigger than 1 million */
358         u32 prev_idx : 22;
359         /* special flags, e.g., whether insn is doing register stack spill/load */
360         u32 flags : 10;
361         /* additional registers that need precision tracking when this
362          * jump is backtracked, vector of six 10-bit records
363          */
364         u64 linked_regs;
365 };
366
367 /* Maximum number of register states that can exist at once */
368 #define BPF_ID_MAP_SIZE ((MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE) * MAX_CALL_FRAMES)
369 struct bpf_verifier_state {
370         /* call stack tracking */
371         struct bpf_func_state *frame[MAX_CALL_FRAMES];
372         struct bpf_verifier_state *parent;
373         /*
374          * 'branches' field is the number of branches left to explore:
375          * 0 - all possible paths from this state reached bpf_exit or
376          * were safely pruned
377          * 1 - at least one path is being explored.
378          * This state hasn't reached bpf_exit
379          * 2 - at least two paths are being explored.
380          * This state is an immediate parent of two children.
381          * One is fallthrough branch with branches==1 and another
382          * state is pushed into stack (to be explored later) also with
383          * branches==1. The parent of this state has branches==1.
384          * The verifier state tree connected via 'parent' pointer looks like:
385          * 1
386          * 1
387          * 2 -> 1 (first 'if' pushed into stack)
388          * 1
389          * 2 -> 1 (second 'if' pushed into stack)
390          * 1
391          * 1
392          * 1 bpf_exit.
393          *
394          * Once do_check() reaches bpf_exit, it calls update_branch_counts()
395          * and the verifier state tree will look:
396          * 1
397          * 1
398          * 2 -> 1 (first 'if' pushed into stack)
399          * 1
400          * 1 -> 1 (second 'if' pushed into stack)
401          * 0
402          * 0
403          * 0 bpf_exit.
404          * After pop_stack() the do_check() will resume at second 'if'.
405          *
406          * If is_state_visited() sees a state with branches > 0 it means
407          * there is a loop. If such state is exactly equal to the current state
408          * it's an infinite loop. Note states_equal() checks for states
409          * equivalency, so two states being 'states_equal' does not mean
410          * infinite loop. The exact comparison is provided by
411          * states_maybe_looping() function. It's a stronger pre-check and
412          * much faster than states_equal().
413          *
414          * This algorithm may not find all possible infinite loops or
415          * loop iteration count may be too high.
416          * In such cases BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS limit kicks in.
417          */
418         u32 branches;
419         u32 insn_idx;
420         u32 curframe;
421
422         bool speculative;
423         bool active_rcu_lock;
424         u32 active_preempt_lock;
425         /* If this state was ever pointed-to by other state's loop_entry field
426          * this flag would be set to true. Used to avoid freeing such states
427          * while they are still in use.
428          */
429         bool used_as_loop_entry;
430         bool in_sleepable;
431
432         /* first and last insn idx of this verifier state */
433         u32 first_insn_idx;
434         u32 last_insn_idx;
435         /* If this state is a part of states loop this field points to some
436          * parent of this state such that:
437          * - it is also a member of the same states loop;
438          * - DFS states traversal starting from initial state visits loop_entry
439          *   state before this state.
440          * Used to compute topmost loop entry for state loops.
441          * State loops might appear because of open coded iterators logic.
442          * See get_loop_entry() for more information.
443          */
444         struct bpf_verifier_state *loop_entry;
445         /* Sub-range of env->insn_hist[] corresponding to this state's
446          * instruction history.
447          * Backtracking is using it to go from last to first.
448          * For most states instruction history is short, 0-3 instructions.
449          * For loops can go up to ~40.
450          */
451         u32 insn_hist_start;
452         u32 insn_hist_end;
453         u32 dfs_depth;
454         u32 callback_unroll_depth;
455         u32 may_goto_depth;
456 };
457
458 #define bpf_get_spilled_reg(slot, frame, mask)                          \
459         (((slot < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE) &&             \
460           ((1 << frame->stack[slot].slot_type[BPF_REG_SIZE - 1]) & (mask))) \
461          ? &frame->stack[slot].spilled_ptr : NULL)
462
463 /* Iterate over 'frame', setting 'reg' to either NULL or a spilled register. */
464 #define bpf_for_each_spilled_reg(iter, frame, reg, mask)                        \
465         for (iter = 0, reg = bpf_get_spilled_reg(iter, frame, mask);            \
466              iter < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE;              \
467              iter++, reg = bpf_get_spilled_reg(iter, frame, mask))
468
469 #define bpf_for_each_reg_in_vstate_mask(__vst, __state, __reg, __mask, __expr)   \
470         ({                                                               \
471                 struct bpf_verifier_state *___vstate = __vst;            \
472                 int ___i, ___j;                                          \
473                 for (___i = 0; ___i <= ___vstate->curframe; ___i++) {    \
474                         struct bpf_reg_state *___regs;                   \
475                         __state = ___vstate->frame[___i];                \
476                         ___regs = __state->regs;                         \
477                         for (___j = 0; ___j < MAX_BPF_REG; ___j++) {     \
478                                 __reg = &___regs[___j];                  \
479                                 (void)(__expr);                          \
480                         }                                                \
481                         bpf_for_each_spilled_reg(___j, __state, __reg, __mask) { \
482                                 if (!__reg)                              \
483                                         continue;                        \
484                                 (void)(__expr);                          \
485                         }                                                \
486                 }                                                        \
487         })
488
489 /* Invoke __expr over regsiters in __vst, setting __state and __reg */
490 #define bpf_for_each_reg_in_vstate(__vst, __state, __reg, __expr) \
491         bpf_for_each_reg_in_vstate_mask(__vst, __state, __reg, 1 << STACK_SPILL, __expr)
492
493 /* linked list of verifier states used to prune search */
494 struct bpf_verifier_state_list {
495         struct bpf_verifier_state state;
496         struct bpf_verifier_state_list *next;
497         int miss_cnt, hit_cnt;
498 };
499
500 struct bpf_loop_inline_state {
501         unsigned int initialized:1; /* set to true upon first entry */
502         unsigned int fit_for_inline:1; /* true if callback function is the same
503                                         * at each call and flags are always zero
504                                         */
505         u32 callback_subprogno; /* valid when fit_for_inline is true */
506 };
507
508 /* pointer and state for maps */
509 struct bpf_map_ptr_state {
510         struct bpf_map *map_ptr;
511         bool poison;
512         bool unpriv;
513 };
514
515 /* Possible states for alu_state member. */
516 #define BPF_ALU_SANITIZE_SRC            (1U << 0)
517 #define BPF_ALU_SANITIZE_DST            (1U << 1)
518 #define BPF_ALU_NEG_VALUE               (1U << 2)
519 #define BPF_ALU_NON_POINTER             (1U << 3)
520 #define BPF_ALU_IMMEDIATE               (1U << 4)
521 #define BPF_ALU_SANITIZE                (BPF_ALU_SANITIZE_SRC | \
522                                          BPF_ALU_SANITIZE_DST)
523
524 struct bpf_insn_aux_data {
525         union {
526                 enum bpf_reg_type ptr_type;     /* pointer type for load/store insns */
527                 struct bpf_map_ptr_state map_ptr_state;
528                 s32 call_imm;                   /* saved imm field of call insn */
529                 u32 alu_limit;                  /* limit for add/sub register with pointer */
530                 struct {
531                         u32 map_index;          /* index into used_maps[] */
532                         u32 map_off;            /* offset from value base address */
533                 };
534                 struct {
535                         enum bpf_reg_type reg_type;     /* type of pseudo_btf_id */
536                         union {
537                                 struct {
538                                         struct btf *btf;
539                                         u32 btf_id;     /* btf_id for struct typed var */
540                                 };
541                                 u32 mem_size;   /* mem_size for non-struct typed var */
542                         };
543                 } btf_var;
544                 /* if instruction is a call to bpf_loop this field tracks
545                  * the state of the relevant registers to make decision about inlining
546                  */
547                 struct bpf_loop_inline_state loop_inline_state;
548         };
549         union {
550                 /* remember the size of type passed to bpf_obj_new to rewrite R1 */
551                 u64 obj_new_size;
552                 /* remember the offset of node field within type to rewrite */
553                 u64 insert_off;
554         };
555         struct btf_struct_meta *kptr_struct_meta;
556         u64 map_key_state; /* constant (32 bit) key tracking for maps */
557         int ctx_field_size; /* the ctx field size for load insn, maybe 0 */
558         u32 seen; /* this insn was processed by the verifier at env->pass_cnt */
559         bool sanitize_stack_spill; /* subject to Spectre v4 sanitation */
560         bool zext_dst; /* this insn zero extends dst reg */
561         bool needs_zext; /* alu op needs to clear upper bits */
562         bool storage_get_func_atomic; /* bpf_*_storage_get() with atomic memory alloc */
563         bool is_iter_next; /* bpf_iter_<type>_next() kfunc call */
564         bool call_with_percpu_alloc_ptr; /* {this,per}_cpu_ptr() with prog percpu alloc */
565         u8 alu_state; /* used in combination with alu_limit */
566         /* true if STX or LDX instruction is a part of a spill/fill
567          * pattern for a bpf_fastcall call.
568          */
569         u8 fastcall_pattern:1;
570         /* for CALL instructions, a number of spill/fill pairs in the
571          * bpf_fastcall pattern.
572          */
573         u8 fastcall_spills_num:3;
574
575         /* below fields are initialized once */
576         unsigned int orig_idx; /* original instruction index */
577         bool jmp_point;
578         bool prune_point;
579         /* ensure we check state equivalence and save state checkpoint and
580          * this instruction, regardless of any heuristics
581          */
582         bool force_checkpoint;
583         /* true if instruction is a call to a helper function that
584          * accepts callback function as a parameter.
585          */
586         bool calls_callback;
587 };
588
589 #define MAX_USED_MAPS 64 /* max number of maps accessed by one eBPF program */
590 #define MAX_USED_BTFS 64 /* max number of BTFs accessed by one BPF program */
591
592 #define BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE       1024
593
594 struct bpf_verifier_log {
595         /* Logical start and end positions of a "log window" of the verifier log.
596          * start_pos == 0 means we haven't truncated anything.
597          * Once truncation starts to happen, start_pos + len_total == end_pos,
598          * except during log reset situations, in which (end_pos - start_pos)
599          * might get smaller than len_total (see bpf_vlog_reset()).
600          * Generally, (end_pos - start_pos) gives number of useful data in
601          * user log buffer.
602          */
603         u64 start_pos;
604         u64 end_pos;
605         char __user *ubuf;
606         u32 level;
607         u32 len_total;
608         u32 len_max;
609         char kbuf[BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE];
610 };
611
612 #define BPF_LOG_LEVEL1  1
613 #define BPF_LOG_LEVEL2  2
614 #define BPF_LOG_STATS   4
615 #define BPF_LOG_FIXED   8
616 #define BPF_LOG_LEVEL   (BPF_LOG_LEVEL1 | BPF_LOG_LEVEL2)
617 #define BPF_LOG_MASK    (BPF_LOG_LEVEL | BPF_LOG_STATS | BPF_LOG_FIXED)
618 #define BPF_LOG_KERNEL  (BPF_LOG_MASK + 1) /* kernel internal flag */
619 #define BPF_LOG_MIN_ALIGNMENT 8U
620 #define BPF_LOG_ALIGNMENT 40U
621
622 static inline bool bpf_verifier_log_needed(const struct bpf_verifier_log *log)
623 {
624         return log && log->level;
625 }
626
627 #define BPF_MAX_SUBPROGS 256
628
629 struct bpf_subprog_arg_info {
630         enum bpf_arg_type arg_type;
631         union {
632                 u32 mem_size;
633                 u32 btf_id;
634         };
635 };
636
637 enum priv_stack_mode {
638         PRIV_STACK_UNKNOWN,
639         NO_PRIV_STACK,
640         PRIV_STACK_ADAPTIVE,
641 };
642
643 struct bpf_subprog_info {
644         /* 'start' has to be the first field otherwise find_subprog() won't work */
645         u32 start; /* insn idx of function entry point */
646         u32 linfo_idx; /* The idx to the main_prog->aux->linfo */
647         u16 stack_depth; /* max. stack depth used by this function */
648         u16 stack_extra;
649         /* offsets in range [stack_depth .. fastcall_stack_off)
650          * are used for bpf_fastcall spills and fills.
651          */
652         s16 fastcall_stack_off;
653         bool has_tail_call: 1;
654         bool tail_call_reachable: 1;
655         bool has_ld_abs: 1;
656         bool is_cb: 1;
657         bool is_async_cb: 1;
658         bool is_exception_cb: 1;
659         bool args_cached: 1;
660         /* true if bpf_fastcall stack region is used by functions that can't be inlined */
661         bool keep_fastcall_stack: 1;
662         bool changes_pkt_data: 1;
663
664         enum priv_stack_mode priv_stack_mode;
665         u8 arg_cnt;
666         struct bpf_subprog_arg_info args[MAX_BPF_FUNC_REG_ARGS];
667 };
668
669 struct bpf_verifier_env;
670
671 struct backtrack_state {
672         struct bpf_verifier_env *env;
673         u32 frame;
674         u32 reg_masks[MAX_CALL_FRAMES];
675         u64 stack_masks[MAX_CALL_FRAMES];
676 };
677
678 struct bpf_id_pair {
679         u32 old;
680         u32 cur;
681 };
682
683 struct bpf_idmap {
684         u32 tmp_id_gen;
685         struct bpf_id_pair map[BPF_ID_MAP_SIZE];
686 };
687
688 struct bpf_idset {
689         u32 count;
690         u32 ids[BPF_ID_MAP_SIZE];
691 };
692
693 /* single container for all structs
694  * one verifier_env per bpf_check() call
695  */
696 struct bpf_verifier_env {
697         u32 insn_idx;
698         u32 prev_insn_idx;
699         struct bpf_prog *prog;          /* eBPF program being verified */
700         const struct bpf_verifier_ops *ops;
701         struct module *attach_btf_mod;  /* The owner module of prog->aux->attach_btf */
702         struct bpf_verifier_stack_elem *head; /* stack of verifier states to be processed */
703         int stack_size;                 /* number of states to be processed */
704         bool strict_alignment;          /* perform strict pointer alignment checks */
705         bool test_state_freq;           /* test verifier with different pruning frequency */
706         bool test_reg_invariants;       /* fail verification on register invariants violations */
707         struct bpf_verifier_state *cur_state; /* current verifier state */
708         struct bpf_verifier_state_list **explored_states; /* search pruning optimization */
709         struct bpf_verifier_state_list *free_list;
710         struct bpf_map *used_maps[MAX_USED_MAPS]; /* array of map's used by eBPF program */
711         struct btf_mod_pair used_btfs[MAX_USED_BTFS]; /* array of BTF's used by BPF program */
712         u32 used_map_cnt;               /* number of used maps */
713         u32 used_btf_cnt;               /* number of used BTF objects */
714         u32 id_gen;                     /* used to generate unique reg IDs */
715         u32 hidden_subprog_cnt;         /* number of hidden subprogs */
716         int exception_callback_subprog;
717         bool explore_alu_limits;
718         bool allow_ptr_leaks;
719         /* Allow access to uninitialized stack memory. Writes with fixed offset are
720          * always allowed, so this refers to reads (with fixed or variable offset),
721          * to writes with variable offset and to indirect (helper) accesses.
722          */
723         bool allow_uninit_stack;
724         bool bpf_capable;
725         bool bypass_spec_v1;
726         bool bypass_spec_v4;
727         bool seen_direct_write;
728         bool seen_exception;
729         struct bpf_insn_aux_data *insn_aux_data; /* array of per-insn state */
730         const struct bpf_line_info *prev_linfo;
731         struct bpf_verifier_log log;
732         struct bpf_subprog_info subprog_info[BPF_MAX_SUBPROGS + 2]; /* max + 2 for the fake and exception subprogs */
733         union {
734                 struct bpf_idmap idmap_scratch;
735                 struct bpf_idset idset_scratch;
736         };
737         struct {
738                 int *insn_state;
739                 int *insn_stack;
740                 int cur_stack;
741         } cfg;
742         struct backtrack_state bt;
743         struct bpf_insn_hist_entry *insn_hist;
744         struct bpf_insn_hist_entry *cur_hist_ent;
745         u32 insn_hist_cap;
746         u32 pass_cnt; /* number of times do_check() was called */
747         u32 subprog_cnt;
748         /* number of instructions analyzed by the verifier */
749         u32 prev_insn_processed, insn_processed;
750         /* number of jmps, calls, exits analyzed so far */
751         u32 prev_jmps_processed, jmps_processed;
752         /* total verification time */
753         u64 verification_time;
754         /* maximum number of verifier states kept in 'branching' instructions */
755         u32 max_states_per_insn;
756         /* total number of allocated verifier states */
757         u32 total_states;
758         /* some states are freed during program analysis.
759          * this is peak number of states. this number dominates kernel
760          * memory consumption during verification
761          */
762         u32 peak_states;
763         /* longest register parentage chain walked for liveness marking */
764         u32 longest_mark_read_walk;
765         bpfptr_t fd_array;
766
767         /* bit mask to keep track of whether a register has been accessed
768          * since the last time the function state was printed
769          */
770         u32 scratched_regs;
771         /* Same as scratched_regs but for stack slots */
772         u64 scratched_stack_slots;
773         u64 prev_log_pos, prev_insn_print_pos;
774         /* buffer used to temporary hold constants as scalar registers */
775         struct bpf_reg_state fake_reg[2];
776         /* buffer used to generate temporary string representations,
777          * e.g., in reg_type_str() to generate reg_type string
778          */
779         char tmp_str_buf[TMP_STR_BUF_LEN];
780         struct bpf_insn insn_buf[INSN_BUF_SIZE];
781         struct bpf_insn epilogue_buf[INSN_BUF_SIZE];
782 };
783
784 static inline struct bpf_func_info_aux *subprog_aux(struct bpf_verifier_env *env, int subprog)
785 {
786         return &env->prog->aux->func_info_aux[subprog];
787 }
788
789 static inline struct bpf_subprog_info *subprog_info(struct bpf_verifier_env *env, int subprog)
790 {
791         return &env->subprog_info[subprog];
792 }
793
794 __printf(2, 0) void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log,
795                                       const char *fmt, va_list args);
796 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
797                                            const char *fmt, ...);
798 __printf(2, 3) void bpf_log(struct bpf_verifier_log *log,
799                             const char *fmt, ...);
800 int bpf_vlog_init(struct bpf_verifier_log *log, u32 log_level,
801                   char __user *log_buf, u32 log_size);
802 void bpf_vlog_reset(struct bpf_verifier_log *log, u64 new_pos);
803 int bpf_vlog_finalize(struct bpf_verifier_log *log, u32 *log_size_actual);
804
805 __printf(3, 4) void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
806                                   u32 insn_off,
807                                   const char *prefix_fmt, ...);
808
809 static inline struct bpf_func_state *cur_func(struct bpf_verifier_env *env)
810 {
811         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
812
813         return cur->frame[cur->curframe];
814 }
815
816 static inline struct bpf_reg_state *cur_regs(struct bpf_verifier_env *env)
817 {
818         return cur_func(env)->regs;
819 }
820
821 int bpf_prog_offload_verifier_prep(struct bpf_prog *prog);
822 int bpf_prog_offload_verify_insn(struct bpf_verifier_env *env,
823                                  int insn_idx, int prev_insn_idx);
824 int bpf_prog_offload_finalize(struct bpf_verifier_env *env);
825 void
826 bpf_prog_offload_replace_insn(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
827                               struct bpf_insn *insn);
828 void
829 bpf_prog_offload_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt);
830
831 /* this lives here instead of in bpf.h because it needs to dereference tgt_prog */
832 static inline u64 bpf_trampoline_compute_key(const struct bpf_prog *tgt_prog,
833                                              struct btf *btf, u32 btf_id)
834 {
835         if (tgt_prog)
836                 return ((u64)tgt_prog->aux->id << 32) | btf_id;
837         else
838                 return ((u64)btf_obj_id(btf) << 32) | 0x80000000 | btf_id;
839 }
840
841 /* unpack the IDs from the key as constructed above */
842 static inline void bpf_trampoline_unpack_key(u64 key, u32 *obj_id, u32 *btf_id)
843 {
844         if (obj_id)
845                 *obj_id = key >> 32;
846         if (btf_id)
847                 *btf_id = key & 0x7FFFFFFF;
848 }
849
850 int bpf_check_attach_target(struct bpf_verifier_log *log,
851                             const struct bpf_prog *prog,
852                             const struct bpf_prog *tgt_prog,
853                             u32 btf_id,
854                             struct bpf_attach_target_info *tgt_info);
855 void bpf_free_kfunc_btf_tab(struct bpf_kfunc_btf_tab *tab);
856
857 int mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno);
858
859 #define BPF_BASE_TYPE_MASK      GENMASK(BPF_BASE_TYPE_BITS - 1, 0)
860
861 /* extract base type from bpf_{arg, return, reg}_type. */
862 static inline u32 base_type(u32 type)
863 {
864         return type & BPF_BASE_TYPE_MASK;
865 }
866
867 /* extract flags from an extended type. See bpf_type_flag in bpf.h. */
868 static inline u32 type_flag(u32 type)
869 {
870         return type & ~BPF_BASE_TYPE_MASK;
871 }
872
873 /* only use after check_attach_btf_id() */
874 static inline enum bpf_prog_type resolve_prog_type(const struct bpf_prog *prog)
875 {
876         return (prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT && prog->aux->saved_dst_prog_type) ?
877                 prog->aux->saved_dst_prog_type : prog->type;
878 }
879
880 static inline bool bpf_prog_check_recur(const struct bpf_prog *prog)
881 {
882         switch (resolve_prog_type(prog)) {
883         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
884                 return prog->expected_attach_type != BPF_TRACE_ITER;
885         case BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS:
886                 return prog->aux->jits_use_priv_stack;
887         case BPF_PROG_TYPE_LSM:
888                 return false;
889         default:
890                 return true;
891         }
892 }
893
894 #define BPF_REG_TRUSTED_MODIFIERS (MEM_ALLOC | PTR_TRUSTED | NON_OWN_REF)
895
896 static inline bool bpf_type_has_unsafe_modifiers(u32 type)
897 {
898         return type_flag(type) & ~BPF_REG_TRUSTED_MODIFIERS;
899 }
900
901 static inline bool type_is_ptr_alloc_obj(u32 type)
902 {
903         return base_type(type) == PTR_TO_BTF_ID && type_flag(type) & MEM_ALLOC;
904 }
905
906 static inline bool type_is_non_owning_ref(u32 type)
907 {
908         return type_is_ptr_alloc_obj(type) && type_flag(type) & NON_OWN_REF;
909 }
910
911 static inline bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
912 {
913         type = base_type(type);
914         return type == PTR_TO_PACKET ||
915                type == PTR_TO_PACKET_META;
916 }
917
918 static inline bool type_is_sk_pointer(enum bpf_reg_type type)
919 {
920         return type == PTR_TO_SOCKET ||
921                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON ||
922                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
923                 type == PTR_TO_XDP_SOCK;
924 }
925
926 static inline bool type_may_be_null(u32 type)
927 {
928         return type & PTR_MAYBE_NULL;
929 }
930
931 static inline void mark_reg_scratched(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno)
932 {
933         env->scratched_regs |= 1U << regno;
934 }
935
936 static inline void mark_stack_slot_scratched(struct bpf_verifier_env *env, u32 spi)
937 {
938         env->scratched_stack_slots |= 1ULL << spi;
939 }
940
941 static inline bool reg_scratched(const struct bpf_verifier_env *env, u32 regno)
942 {
943         return (env->scratched_regs >> regno) & 1;
944 }
945
946 static inline bool stack_slot_scratched(const struct bpf_verifier_env *env, u64 regno)
947 {
948         return (env->scratched_stack_slots >> regno) & 1;
949 }
950
951 static inline bool verifier_state_scratched(const struct bpf_verifier_env *env)
952 {
953         return env->scratched_regs || env->scratched_stack_slots;
954 }
955
956 static inline void mark_verifier_state_clean(struct bpf_verifier_env *env)
957 {
958         env->scratched_regs = 0U;
959         env->scratched_stack_slots = 0ULL;
960 }
961
962 /* Used for printing the entire verifier state. */
963 static inline void mark_verifier_state_scratched(struct bpf_verifier_env *env)
964 {
965         env->scratched_regs = ~0U;
966         env->scratched_stack_slots = ~0ULL;
967 }
968
969 static inline bool bpf_stack_narrow_access_ok(int off, int fill_size, int spill_size)
970 {
971 #ifdef __BIG_ENDIAN
972         off -= spill_size - fill_size;
973 #endif
974
975         return !(off % BPF_REG_SIZE);
976 }
977
978 const char *reg_type_str(struct bpf_verifier_env *env, enum bpf_reg_type type);
979 const char *dynptr_type_str(enum bpf_dynptr_type type);
980 const char *iter_type_str(const struct btf *btf, u32 btf_id);
981 const char *iter_state_str(enum bpf_iter_state state);
982
983 void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
984                           const struct bpf_func_state *state, bool print_all);
985 void print_insn_state(struct bpf_verifier_env *env, const struct bpf_func_state *state);
986
987 #endif /* _LINUX_BPF_VERIFIER_H */
This page took 0.085955 seconds and 4 git commands to generate.