]> Git Repo - linux.git/blob - kernel/bpf/verifier.c
Merge tag 'acpi-fix-4.15-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rafael...
[linux.git] / kernel / bpf / verifier.c
1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
2  * Copyright (c) 2016 Facebook
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
6  * License as published by the Free Software Foundation.
7  *
8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
11  * General Public License for more details.
12  */
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/types.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/bpf.h>
17 #include <linux/bpf_verifier.h>
18 #include <linux/filter.h>
19 #include <net/netlink.h>
20 #include <linux/file.h>
21 #include <linux/vmalloc.h>
22 #include <linux/stringify.h>
23
24 #include "disasm.h"
25
26 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
27 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name) \
28         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
29 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
30 #include <linux/bpf_types.h>
31 #undef BPF_PROG_TYPE
32 #undef BPF_MAP_TYPE
33 };
34
35 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
36  * instruction by instruction and updates register/stack state.
37  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
38  *
39  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
40  * It rejects the following programs:
41  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
42  * - if loop is present (detected via back-edge)
43  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
44  * - out of bounds or malformed jumps
45  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
46  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
47  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
48  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
49  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
50  *
51  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
52  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
53  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
54  * copied to R1.
55  *
56  * All registers are 64-bit.
57  * R0 - return register
58  * R1-R5 argument passing registers
59  * R6-R9 callee saved registers
60  * R10 - frame pointer read-only
61  *
62  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
63  * and has type PTR_TO_CTX.
64  *
65  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
66  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
67  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
68  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
69  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
70  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
71  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
72  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
73  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
74  *
75  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
76  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
77  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
78  *
79  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
80  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK. These are three pointer
81  * types recognized by check_mem_access() function.
82  *
83  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
84  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
85  *
86  * registers used to pass values to function calls are checked against
87  * function argument constraints.
88  *
89  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
90  * It means that the register type passed to this function must be
91  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
92  * 'pointer to map element key'
93  *
94  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
95  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
96  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
97  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
98  *
99  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
100  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
101  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
102  * the helper function as a pointer to map element key.
103  *
104  * On the kernel side the helper function looks like:
105  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
106  * {
107  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
108  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
109  *    void *value;
110  *
111  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
112  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
113  *    the stack of eBPF program.
114  * }
115  *
116  * Corresponding eBPF program may look like:
117  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
118  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
119  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
120  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
121  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
122  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
123  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
124  *
125  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
126  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
127  * and were initialized prior to this call.
128  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
129  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
130  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
131  * returns ether pointer to map value or NULL.
132  *
133  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
134  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
135  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
136  * branch. See check_cond_jmp_op().
137  *
138  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
139  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
140  */
141
142 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
143 struct bpf_verifier_stack_elem {
144         /* verifer state is 'st'
145          * before processing instruction 'insn_idx'
146          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
147          */
148         struct bpf_verifier_state st;
149         int insn_idx;
150         int prev_insn_idx;
151         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
152 };
153
154 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      131072
155 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
156
157 #define BPF_MAP_PTR_POISON ((void *)0xeB9F + POISON_POINTER_DELTA)
158
159 struct bpf_call_arg_meta {
160         struct bpf_map *map_ptr;
161         bool raw_mode;
162         bool pkt_access;
163         int regno;
164         int access_size;
165 };
166
167 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
168
169 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
170  * verbose() is used to dump the verification trace to the log, so the user
171  * can figure out what's wrong with the program
172  */
173 static __printf(2, 3) void verbose(struct bpf_verifier_env *env,
174                                    const char *fmt, ...)
175 {
176         struct bpf_verifer_log *log = &env->log;
177         unsigned int n;
178         va_list args;
179
180         if (!log->level || !log->ubuf || bpf_verifier_log_full(log))
181                 return;
182
183         va_start(args, fmt);
184         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
185         va_end(args);
186
187         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
188                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
189
190         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
191         log->kbuf[n] = '\0';
192
193         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
194                 log->len_used += n;
195         else
196                 log->ubuf = NULL;
197 }
198
199 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
200 {
201         return type == PTR_TO_PACKET ||
202                type == PTR_TO_PACKET_META;
203 }
204
205 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
206 static const char * const reg_type_str[] = {
207         [NOT_INIT]              = "?",
208         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
209         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
210         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
211         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
212         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
213         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
214         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
215         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
216         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
217 };
218
219 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
220                                  struct bpf_verifier_state *state)
221 {
222         struct bpf_reg_state *reg;
223         enum bpf_reg_type t;
224         int i;
225
226         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
227                 reg = &state->regs[i];
228                 t = reg->type;
229                 if (t == NOT_INIT)
230                         continue;
231                 verbose(env, " R%d=%s", i, reg_type_str[t]);
232                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
233                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
234                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
235                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
236                 } else {
237                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
238                         if (t != SCALAR_VALUE)
239                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
240                         if (type_is_pkt_pointer(t))
241                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
242                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
243                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
244                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
245                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
246                                         reg->map_ptr->key_size,
247                                         reg->map_ptr->value_size);
248                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
249                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
250                                  * could be a pointer whose offset is too big
251                                  * for reg->off
252                                  */
253                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
254                         } else {
255                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
256                                     reg->smin_value != S64_MIN)
257                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
258                                                 (long long)reg->smin_value);
259                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
260                                     reg->smax_value != S64_MAX)
261                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
262                                                 (long long)reg->smax_value);
263                                 if (reg->umin_value != 0)
264                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
265                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
266                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
267                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
268                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
269                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
270                                         char tn_buf[48];
271
272                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
273                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
274                                 }
275                         }
276                         verbose(env, ")");
277                 }
278         }
279         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
280                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
281                         verbose(env, " fp%d=%s",
282                                 -MAX_BPF_STACK + i * BPF_REG_SIZE,
283                                 reg_type_str[state->stack[i].spilled_ptr.type]);
284         }
285         verbose(env, "\n");
286 }
287
288 static int copy_stack_state(struct bpf_verifier_state *dst,
289                             const struct bpf_verifier_state *src)
290 {
291         if (!src->stack)
292                 return 0;
293         if (WARN_ON_ONCE(dst->allocated_stack < src->allocated_stack)) {
294                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */
295                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));
296                 return -EFAULT;
297         }
298         memcpy(dst->stack, src->stack,
299                sizeof(*src->stack) * (src->allocated_stack / BPF_REG_SIZE));
300         return 0;
301 }
302
303 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
304  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
305  * the program calls into realloc_verifier_state() to grow the stack size.
306  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
307  * which this function copies over. It points to previous bpf_verifier_state
308  * which is never reallocated
309  */
310 static int realloc_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state, int size,
311                                   bool copy_old)
312 {
313         u32 old_size = state->allocated_stack;
314         struct bpf_stack_state *new_stack;
315         int slot = size / BPF_REG_SIZE;
316
317         if (size <= old_size || !size) {
318                 if (copy_old)
319                         return 0;
320                 state->allocated_stack = slot * BPF_REG_SIZE;
321                 if (!size && old_size) {
322                         kfree(state->stack);
323                         state->stack = NULL;
324                 }
325                 return 0;
326         }
327         new_stack = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_stack_state),
328                                   GFP_KERNEL);
329         if (!new_stack)
330                 return -ENOMEM;
331         if (copy_old) {
332                 if (state->stack)
333                         memcpy(new_stack, state->stack,
334                                sizeof(*new_stack) * (old_size / BPF_REG_SIZE));
335                 memset(new_stack + old_size / BPF_REG_SIZE, 0,
336                        sizeof(*new_stack) * (size - old_size) / BPF_REG_SIZE);
337         }
338         state->allocated_stack = slot * BPF_REG_SIZE;
339         kfree(state->stack);
340         state->stack = new_stack;
341         return 0;
342 }
343
344 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
345                                 bool free_self)
346 {
347         kfree(state->stack);
348         if (free_self)
349                 kfree(state);
350 }
351
352 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
353  * when necessary to accommodate larger src stack
354  */
355 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst,
356                                const struct bpf_verifier_state *src)
357 {
358         int err;
359
360         err = realloc_verifier_state(dst, src->allocated_stack, false);
361         if (err)
362                 return err;
363         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_verifier_state, allocated_stack));
364         return copy_stack_state(dst, src);
365 }
366
367 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
368                      int *insn_idx)
369 {
370         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
371         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
372         int err;
373
374         if (env->head == NULL)
375                 return -ENOENT;
376
377         if (cur) {
378                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
379                 if (err)
380                         return err;
381         }
382         if (insn_idx)
383                 *insn_idx = head->insn_idx;
384         if (prev_insn_idx)
385                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
386         elem = head->next;
387         free_verifier_state(&head->st, false);
388         kfree(head);
389         env->head = elem;
390         env->stack_size--;
391         return 0;
392 }
393
394 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
395                                              int insn_idx, int prev_insn_idx)
396 {
397         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
398         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
399         int err;
400
401         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
402         if (!elem)
403                 goto err;
404
405         elem->insn_idx = insn_idx;
406         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
407         elem->next = env->head;
408         env->head = elem;
409         env->stack_size++;
410         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
411         if (err)
412                 goto err;
413         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
414                 verbose(env, "BPF program is too complex\n");
415                 goto err;
416         }
417         return &elem->st;
418 err:
419         /* pop all elements and return */
420         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
421         return NULL;
422 }
423
424 #define CALLER_SAVED_REGS 6
425 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
426         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
427 };
428
429 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
430
431 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
432  * known to have the value @imm.
433  */
434 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
435 {
436         reg->id = 0;
437         reg->var_off = tnum_const(imm);
438         reg->smin_value = (s64)imm;
439         reg->smax_value = (s64)imm;
440         reg->umin_value = imm;
441         reg->umax_value = imm;
442 }
443
444 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
445  * used only on registers holding a pointer type.
446  */
447 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
448 {
449         __mark_reg_known(reg, 0);
450 }
451
452 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
453                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
454 {
455         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
456                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
457                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
458                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
459                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
460                 return;
461         }
462         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
463 }
464
465 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
466 {
467         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
468 }
469
470 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
471 {
472         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
473                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
474 }
475
476 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
477 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
478                                     enum bpf_reg_type which)
479 {
480         /* The register can already have a range from prior markings.
481          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
482          * origin.
483          */
484         return reg->type == which &&
485                reg->id == 0 &&
486                reg->off == 0 &&
487                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
488 }
489
490 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
491 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
492 {
493         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
494         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
495                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
496         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
497         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
498                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
499         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
500         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
501                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
502 }
503
504 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
505 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
506 {
507         /* Learn sign from signed bounds.
508          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
509          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
510          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
511          */
512         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
513                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
514                                                           reg->umin_value);
515                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
516                                                           reg->umax_value);
517                 return;
518         }
519         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
520          * boundary, so we must be careful.
521          */
522         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
523                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
524                  * is positive, hence safe.
525                  */
526                 reg->smin_value = reg->umin_value;
527                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
528                                                           reg->umax_value);
529         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
530                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
531                  * is negative, hence safe.
532                  */
533                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
534                                                           reg->umin_value);
535                 reg->smax_value = reg->umax_value;
536         }
537 }
538
539 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
540 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
541 {
542         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
543                                       tnum_range(reg->umin_value,
544                                                  reg->umax_value));
545 }
546
547 /* Reset the min/max bounds of a register */
548 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
549 {
550         reg->smin_value = S64_MIN;
551         reg->smax_value = S64_MAX;
552         reg->umin_value = 0;
553         reg->umax_value = U64_MAX;
554 }
555
556 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
557 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
558 {
559         reg->type = SCALAR_VALUE;
560         reg->id = 0;
561         reg->off = 0;
562         reg->var_off = tnum_unknown;
563         __mark_reg_unbounded(reg);
564 }
565
566 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
567                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
568 {
569         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
570                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
571                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
572                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
573                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
574                 return;
575         }
576         __mark_reg_unknown(regs + regno);
577 }
578
579 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
580 {
581         __mark_reg_unknown(reg);
582         reg->type = NOT_INIT;
583 }
584
585 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
586                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
587 {
588         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
589                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
590                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
591                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
592                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
593                 return;
594         }
595         __mark_reg_not_init(regs + regno);
596 }
597
598 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
599                            struct bpf_reg_state *regs)
600 {
601         int i;
602
603         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
604                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
605                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
606         }
607
608         /* frame pointer */
609         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
610         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
611
612         /* 1st arg to a function */
613         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
614         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
615 }
616
617 enum reg_arg_type {
618         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
619         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
620         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
621 };
622
623 static void mark_reg_read(const struct bpf_verifier_state *state, u32 regno)
624 {
625         struct bpf_verifier_state *parent = state->parent;
626
627         if (regno == BPF_REG_FP)
628                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
629                 return;
630
631         while (parent) {
632                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
633                 if (state->regs[regno].live & REG_LIVE_WRITTEN)
634                         break;
635                 /* ... then we depend on parent's value */
636                 parent->regs[regno].live |= REG_LIVE_READ;
637                 state = parent;
638                 parent = state->parent;
639         }
640 }
641
642 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
643                          enum reg_arg_type t)
644 {
645         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state->regs;
646
647         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
648                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
649                 return -EINVAL;
650         }
651
652         if (t == SRC_OP) {
653                 /* check whether register used as source operand can be read */
654                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
655                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
656                         return -EACCES;
657                 }
658                 mark_reg_read(env->cur_state, regno);
659         } else {
660                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
661                 if (regno == BPF_REG_FP) {
662                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
663                         return -EACCES;
664                 }
665                 regs[regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
666                 if (t == DST_OP)
667                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
668         }
669         return 0;
670 }
671
672 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
673 {
674         switch (type) {
675         case PTR_TO_MAP_VALUE:
676         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
677         case PTR_TO_STACK:
678         case PTR_TO_CTX:
679         case PTR_TO_PACKET:
680         case PTR_TO_PACKET_META:
681         case PTR_TO_PACKET_END:
682         case CONST_PTR_TO_MAP:
683                 return true;
684         default:
685                 return false;
686         }
687 }
688
689 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
690  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
691  */
692 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
693                              struct bpf_verifier_state *state, int off,
694                              int size, int value_regno)
695 {
696         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
697
698         err = realloc_verifier_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
699                                      true);
700         if (err)
701                 return err;
702         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
703          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
704          */
705         if (!env->allow_ptr_leaks &&
706             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
707             size != BPF_REG_SIZE) {
708                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
709                 return -EACCES;
710         }
711
712         if (value_regno >= 0 &&
713             is_spillable_regtype(state->regs[value_regno].type)) {
714
715                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
716                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
717                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
718                         return -EACCES;
719                 }
720
721                 /* save register state */
722                 state->stack[spi].spilled_ptr = state->regs[value_regno];
723                 state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
724
725                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
726                         state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
727         } else {
728                 /* regular write of data into stack */
729                 state->stack[spi].spilled_ptr = (struct bpf_reg_state) {};
730
731                 for (i = 0; i < size; i++)
732                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
733                                 STACK_MISC;
734         }
735         return 0;
736 }
737
738 static void mark_stack_slot_read(const struct bpf_verifier_state *state, int slot)
739 {
740         struct bpf_verifier_state *parent = state->parent;
741
742         while (parent) {
743                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
744                 if (state->stack[slot].spilled_ptr.live & REG_LIVE_WRITTEN)
745                         break;
746                 /* ... then we depend on parent's value */
747                 parent->stack[slot].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_READ;
748                 state = parent;
749                 parent = state->parent;
750         }
751 }
752
753 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
754                             struct bpf_verifier_state *state, int off, int size,
755                             int value_regno)
756 {
757         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
758         u8 *stype;
759
760         if (state->allocated_stack <= slot) {
761                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
762                         off, size);
763                 return -EACCES;
764         }
765         stype = state->stack[spi].slot_type;
766
767         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
768                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
769                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
770                         return -EACCES;
771                 }
772                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
773                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
774                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
775                                 return -EACCES;
776                         }
777                 }
778
779                 if (value_regno >= 0) {
780                         /* restore register state from stack */
781                         state->regs[value_regno] = state->stack[spi].spilled_ptr;
782                         mark_stack_slot_read(state, spi);
783                 }
784                 return 0;
785         } else {
786                 for (i = 0; i < size; i++) {
787                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_MISC) {
788                                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
789                                         off, i, size);
790                                 return -EACCES;
791                         }
792                 }
793                 if (value_regno >= 0)
794                         /* have read misc data from the stack */
795                         mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
796                 return 0;
797         }
798 }
799
800 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
801 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
802                               int size, bool zero_size_allowed)
803 {
804         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
805         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
806
807         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
808             off + size > map->value_size) {
809                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
810                         map->value_size, off, size);
811                 return -EACCES;
812         }
813         return 0;
814 }
815
816 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
817 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
818                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
819 {
820         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
821         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
822         int err;
823
824         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
825          * need to try adding each of min_value and max_value to off
826          * to make sure our theoretical access will be safe.
827          */
828         if (env->log.level)
829                 print_verifier_state(env, state);
830         /* The minimum value is only important with signed
831          * comparisons where we can't assume the floor of a
832          * value is 0.  If we are using signed variables for our
833          * index'es we need to make sure that whatever we use
834          * will have a set floor within our range.
835          */
836         if (reg->smin_value < 0) {
837                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
838                         regno);
839                 return -EACCES;
840         }
841         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
842                                  zero_size_allowed);
843         if (err) {
844                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
845                         regno);
846                 return err;
847         }
848
849         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
850          * sure we won't do bad things.
851          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
852          */
853         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
854                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
855                         regno);
856                 return -EACCES;
857         }
858         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
859                                  zero_size_allowed);
860         if (err)
861                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
862                         regno);
863         return err;
864 }
865
866 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
867
868 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
869                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
870                                        enum bpf_access_type t)
871 {
872         switch (env->prog->type) {
873         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
874         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
875                 /* dst_input() and dst_output() can't write for now */
876                 if (t == BPF_WRITE)
877                         return false;
878                 /* fallthrough */
879         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
880         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
881         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
882         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
883         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
884                 if (meta)
885                         return meta->pkt_access;
886
887                 env->seen_direct_write = true;
888                 return true;
889         default:
890                 return false;
891         }
892 }
893
894 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
895                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
896 {
897         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
898         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
899
900         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
901             (u64)off + size > reg->range) {
902                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
903                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
904                 return -EACCES;
905         }
906         return 0;
907 }
908
909 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
910                                int size, bool zero_size_allowed)
911 {
912         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
913         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
914         int err;
915
916         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
917          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
918          * offset.
919          */
920
921         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
922          * detail to prove they're safe.
923          */
924         if (reg->smin_value < 0) {
925                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
926                         regno);
927                 return -EACCES;
928         }
929         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
930         if (err) {
931                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
932                 return err;
933         }
934         return err;
935 }
936
937 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
938 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
939                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
940 {
941         struct bpf_insn_access_aux info = {
942                 .reg_type = *reg_type,
943         };
944
945         if (env->ops->is_valid_access &&
946             env->ops->is_valid_access(off, size, t, &info)) {
947                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
948                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
949                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
950                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
951                  * will only allow for whole field access and rejects any other
952                  * type of narrower access.
953                  */
954                 *reg_type = info.reg_type;
955
956                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
957                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
958                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
959                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
960                 return 0;
961         }
962
963         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
964         return -EACCES;
965 }
966
967 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
968                                const struct bpf_reg_state *reg)
969 {
970         if (allow_ptr_leaks)
971                 return false;
972
973         return reg->type != SCALAR_VALUE;
974 }
975
976 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
977 {
978         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, cur_regs(env) + regno);
979 }
980
981 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
982                                    const struct bpf_reg_state *reg,
983                                    int off, int size, bool strict)
984 {
985         struct tnum reg_off;
986         int ip_align;
987
988         /* Byte size accesses are always allowed. */
989         if (!strict || size == 1)
990                 return 0;
991
992         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
993          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
994          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
995          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
996          * to this code only in strict mode where we want to emulate
997          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
998          * unconditional IP align value of '2'.
999          */
1000         ip_align = 2;
1001
1002         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
1003         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1004                 char tn_buf[48];
1005
1006                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1007                 verbose(env,
1008                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
1009                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
1010                 return -EACCES;
1011         }
1012
1013         return 0;
1014 }
1015
1016 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1017                                        const struct bpf_reg_state *reg,
1018                                        const char *pointer_desc,
1019                                        int off, int size, bool strict)
1020 {
1021         struct tnum reg_off;
1022
1023         /* Byte size accesses are always allowed. */
1024         if (!strict || size == 1)
1025                 return 0;
1026
1027         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
1028         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1029                 char tn_buf[48];
1030
1031                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1032                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
1033                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
1034                 return -EACCES;
1035         }
1036
1037         return 0;
1038 }
1039
1040 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1041                                const struct bpf_reg_state *reg,
1042                                int off, int size)
1043 {
1044         bool strict = env->strict_alignment;
1045         const char *pointer_desc = "";
1046
1047         switch (reg->type) {
1048         case PTR_TO_PACKET:
1049         case PTR_TO_PACKET_META:
1050                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
1051                  * right in front, treat it the very same way.
1052                  */
1053                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
1054         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1055                 pointer_desc = "value ";
1056                 break;
1057         case PTR_TO_CTX:
1058                 pointer_desc = "context ";
1059                 break;
1060         case PTR_TO_STACK:
1061                 pointer_desc = "stack ";
1062                 break;
1063         default:
1064                 break;
1065         }
1066         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
1067                                            strict);
1068 }
1069
1070 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
1071  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
1072  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
1073  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
1074  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
1075  */
1076 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno, int off,
1077                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
1078                             int value_regno)
1079 {
1080         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1081         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1082         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
1083         int size, err = 0;
1084
1085         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
1086         if (size < 0)
1087                 return size;
1088
1089         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
1090         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size);
1091         if (err)
1092                 return err;
1093
1094         /* for access checks, reg->off is just part of off */
1095         off += reg->off;
1096
1097         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
1098                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1099                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1100                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
1101                         return -EACCES;
1102                 }
1103
1104                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
1105                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1106                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1107
1108         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
1109                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
1110
1111                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1112                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1113                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
1114                         return -EACCES;
1115                 }
1116                 /* ctx accesses must be at a fixed offset, so that we can
1117                  * determine what type of data were returned.
1118                  */
1119                 if (reg->off) {
1120                         verbose(env,
1121                                 "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d+%d, ctx+const is allowed, ctx+const+const is not\n",
1122                                 regno, reg->off, off - reg->off);
1123                         return -EACCES;
1124                 }
1125                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
1126                         char tn_buf[48];
1127
1128                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1129                         verbose(env,
1130                                 "variable ctx access var_off=%s off=%d size=%d",
1131                                 tn_buf, off, size);
1132                         return -EACCES;
1133                 }
1134                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
1135                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
1136                         /* ctx access returns either a scalar, or a
1137                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
1138                          * case, we know the offset is zero.
1139                          */
1140                         if (reg_type == SCALAR_VALUE)
1141                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1142                         else
1143                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
1144                                                     value_regno);
1145                         regs[value_regno].id = 0;
1146                         regs[value_regno].off = 0;
1147                         regs[value_regno].range = 0;
1148                         regs[value_regno].type = reg_type;
1149                 }
1150
1151         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
1152                 /* stack accesses must be at a fixed offset, so that we can
1153                  * determine what type of data were returned.
1154                  * See check_stack_read().
1155                  */
1156                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1157                         char tn_buf[48];
1158
1159                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1160                         verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d",
1161                                 tn_buf, off, size);
1162                         return -EACCES;
1163                 }
1164                 off += reg->var_off.value;
1165                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
1166                         verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off,
1167                                 size);
1168                         return -EACCES;
1169                 }
1170
1171                 if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1172                         env->prog->aux->stack_depth = -off;
1173
1174                 if (t == BPF_WRITE)
1175                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
1176                                                 value_regno);
1177                 else
1178                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
1179                                                value_regno);
1180         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
1181                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
1182                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
1183                         return -EACCES;
1184                 }
1185                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1186                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1187                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
1188                                 value_regno);
1189                         return -EACCES;
1190                 }
1191                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
1192                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1193                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1194         } else {
1195                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
1196                         reg_type_str[reg->type]);
1197                 return -EACCES;
1198         }
1199
1200         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
1201             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
1202                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
1203                 regs[value_regno].var_off =
1204                         tnum_cast(regs[value_regno].var_off, size);
1205                 __update_reg_bounds(&regs[value_regno]);
1206         }
1207         return err;
1208 }
1209
1210 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
1211 {
1212         int err;
1213
1214         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
1215             insn->imm != 0) {
1216                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
1217                 return -EINVAL;
1218         }
1219
1220         /* check src1 operand */
1221         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
1222         if (err)
1223                 return err;
1224
1225         /* check src2 operand */
1226         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
1227         if (err)
1228                 return err;
1229
1230         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1231                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
1232                 return -EACCES;
1233         }
1234
1235         /* check whether atomic_add can read the memory */
1236         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1237                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
1238         if (err)
1239                 return err;
1240
1241         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
1242         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1243                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
1244 }
1245
1246 /* Does this register contain a constant zero? */
1247 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state reg)
1248 {
1249         return reg.type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg.var_off, 0);
1250 }
1251
1252 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
1253  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
1254  * and all elements of stack are initialized.
1255  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
1256  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
1257  */
1258 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1259                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
1260                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
1261 {
1262         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1263         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1264         int off, i, slot, spi;
1265
1266         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK) {
1267                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
1268                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
1269                     register_is_null(regs[regno]))
1270                         return 0;
1271
1272                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1273                         reg_type_str[regs[regno].type],
1274                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
1275                 return -EACCES;
1276         }
1277
1278         /* Only allow fixed-offset stack reads */
1279         if (!tnum_is_const(regs[regno].var_off)) {
1280                 char tn_buf[48];
1281
1282                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), regs[regno].var_off);
1283                 verbose(env, "invalid variable stack read R%d var_off=%s\n",
1284                         regno, tn_buf);
1285         }
1286         off = regs[regno].off + regs[regno].var_off.value;
1287         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
1288             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
1289                 verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
1290                         regno, off, access_size);
1291                 return -EACCES;
1292         }
1293
1294         if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1295                 env->prog->aux->stack_depth = -off;
1296
1297         if (meta && meta->raw_mode) {
1298                 meta->access_size = access_size;
1299                 meta->regno = regno;
1300                 return 0;
1301         }
1302
1303         for (i = 0; i < access_size; i++) {
1304                 slot = -(off + i) - 1;
1305                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
1306                 if (state->allocated_stack <= slot ||
1307                     state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE] !=
1308                         STACK_MISC) {
1309                         verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
1310                                 off, i, access_size);
1311                         return -EACCES;
1312                 }
1313         }
1314         return 0;
1315 }
1316
1317 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1318                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
1319                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
1320 {
1321         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
1322
1323         switch (reg->type) {
1324         case PTR_TO_PACKET:
1325         case PTR_TO_PACKET_META:
1326                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
1327                                            zero_size_allowed);
1328         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1329                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
1330                                         zero_size_allowed);
1331         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
1332                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
1333                                             zero_size_allowed, meta);
1334         }
1335 }
1336
1337 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1338                           enum bpf_arg_type arg_type,
1339                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
1340 {
1341         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
1342         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
1343         int err = 0;
1344
1345         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
1346                 return 0;
1347
1348         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
1349         if (err)
1350                 return err;
1351
1352         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
1353                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
1354                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
1355                                 regno);
1356                         return -EACCES;
1357                 }
1358                 return 0;
1359         }
1360
1361         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
1362             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
1363                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
1364                 return -EACCES;
1365         }
1366
1367         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
1368             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1369                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1370                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
1371                     type != expected_type)
1372                         goto err_type;
1373         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1374                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1375                 expected_type = SCALAR_VALUE;
1376                 if (type != expected_type)
1377                         goto err_type;
1378         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1379                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
1380                 if (type != expected_type)
1381                         goto err_type;
1382         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
1383                 expected_type = PTR_TO_CTX;
1384                 if (type != expected_type)
1385                         goto err_type;
1386         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MEM ||
1387                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM) {
1388                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1389                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
1390                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
1391                  * happens during stack boundary checking.
1392                  */
1393                 if (register_is_null(*reg))
1394                         /* final test in check_stack_boundary() */;
1395                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
1396                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
1397                          type != expected_type)
1398                         goto err_type;
1399                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
1400         } else {
1401                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
1402                 return -EFAULT;
1403         }
1404
1405         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1406                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
1407                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
1408         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
1409                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
1410                  * check that [key, key + map->key_size) are within
1411                  * stack limits and initialized
1412                  */
1413                 if (!meta->map_ptr) {
1414                         /* in function declaration map_ptr must come before
1415                          * map_key, so that it's verified and known before
1416                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1417                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1418                          */
1419                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
1420                         return -EACCES;
1421                 }
1422                 if (type_is_pkt_pointer(type))
1423                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1424                                                   meta->map_ptr->key_size,
1425                                                   false);
1426                 else
1427                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1428                                                    meta->map_ptr->key_size,
1429                                                    false, NULL);
1430         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1431                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1432                  * check [value, value + map->value_size) validity
1433                  */
1434                 if (!meta->map_ptr) {
1435                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1436                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
1437                         return -EACCES;
1438                 }
1439                 if (type_is_pkt_pointer(type))
1440                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1441                                                   meta->map_ptr->value_size,
1442                                                   false);
1443                 else
1444                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1445                                                    meta->map_ptr->value_size,
1446                                                    false, NULL);
1447         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1448                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1449                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
1450
1451                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
1452                  * from stack pointer 'buf'. Check it
1453                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
1454                  */
1455                 if (regno == 0) {
1456                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1457                         verbose(env,
1458                                 "ARG_CONST_SIZE cannot be first argument\n");
1459                         return -EACCES;
1460                 }
1461
1462                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
1463                  * happens using its boundaries.
1464                  */
1465
1466                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
1467                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
1468                          * mode so that the program is required to
1469                          * initialize all the memory that the helper could
1470                          * just partially fill up.
1471                          */
1472                         meta = NULL;
1473
1474                 if (reg->smin_value < 0) {
1475                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
1476                                 regno);
1477                         return -EACCES;
1478                 }
1479
1480                 if (reg->umin_value == 0) {
1481                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
1482                                                       zero_size_allowed,
1483                                                       meta);
1484                         if (err)
1485                                 return err;
1486                 }
1487
1488                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
1489                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
1490                                 regno);
1491                         return -EACCES;
1492                 }
1493                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
1494                                               reg->umax_value,
1495                                               zero_size_allowed, meta);
1496         }
1497
1498         return err;
1499 err_type:
1500         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1501                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
1502         return -EACCES;
1503 }
1504
1505 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
1506                                         struct bpf_map *map, int func_id)
1507 {
1508         if (!map)
1509                 return 0;
1510
1511         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
1512         switch (map->map_type) {
1513         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
1514                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
1515                         goto error;
1516                 break;
1517         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
1518                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
1519                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
1520                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
1521                         goto error;
1522                 break;
1523         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
1524                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
1525                         goto error;
1526                 break;
1527         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
1528                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
1529                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
1530                         goto error;
1531                 break;
1532         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
1533          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
1534          * for now.
1535          */
1536         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
1537                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
1538                         goto error;
1539                 break;
1540         /* Restrict bpf side of cpumap, open when use-cases appear */
1541         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
1542                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
1543                         goto error;
1544                 break;
1545         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
1546         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
1547                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
1548                         goto error;
1549                 break;
1550         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
1551                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
1552                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
1553                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem)
1554                         goto error;
1555                 break;
1556         default:
1557                 break;
1558         }
1559
1560         /* ... and second from the function itself. */
1561         switch (func_id) {
1562         case BPF_FUNC_tail_call:
1563                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
1564                         goto error;
1565                 break;
1566         case BPF_FUNC_perf_event_read:
1567         case BPF_FUNC_perf_event_output:
1568         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
1569                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
1570                         goto error;
1571                 break;
1572         case BPF_FUNC_get_stackid:
1573                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
1574                         goto error;
1575                 break;
1576         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
1577         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
1578                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
1579                         goto error;
1580                 break;
1581         case BPF_FUNC_redirect_map:
1582                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
1583                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP)
1584                         goto error;
1585                 break;
1586         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
1587                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1588                         goto error;
1589                 break;
1590         case BPF_FUNC_sock_map_update:
1591                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1592                         goto error;
1593                 break;
1594         default:
1595                 break;
1596         }
1597
1598         return 0;
1599 error:
1600         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
1601                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
1602         return -EINVAL;
1603 }
1604
1605 static int check_raw_mode(const struct bpf_func_proto *fn)
1606 {
1607         int count = 0;
1608
1609         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1610                 count++;
1611         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1612                 count++;
1613         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1614                 count++;
1615         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1616                 count++;
1617         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1618                 count++;
1619
1620         return count > 1 ? -EINVAL : 0;
1621 }
1622
1623 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
1624  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
1625  */
1626 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
1627 {
1628         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1629         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1630         int i;
1631
1632         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1633                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
1634                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
1635
1636         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
1637                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
1638                         continue;
1639                 reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
1640                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
1641                         __mark_reg_unknown(reg);
1642         }
1643 }
1644
1645 static int check_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
1646 {
1647         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
1648         struct bpf_reg_state *regs;
1649         struct bpf_call_arg_meta meta;
1650         bool changes_data;
1651         int i, err;
1652
1653         /* find function prototype */
1654         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1655                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
1656                         func_id);
1657                 return -EINVAL;
1658         }
1659
1660         if (env->ops->get_func_proto)
1661                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id);
1662
1663         if (!fn) {
1664                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
1665                         func_id);
1666                 return -EINVAL;
1667         }
1668
1669         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1670         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1671                 verbose(env, "cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1672                 return -EINVAL;
1673         }
1674
1675         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
1676
1677         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
1678         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
1679
1680         /* We only support one arg being in raw mode at the moment, which
1681          * is sufficient for the helper functions we have right now.
1682          */
1683         err = check_raw_mode(fn);
1684         if (err) {
1685                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
1686                         func_id_name(func_id), func_id);
1687                 return err;
1688         }
1689
1690         /* check args */
1691         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
1692         if (err)
1693                 return err;
1694         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
1695         if (err)
1696                 return err;
1697         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
1698         if (err)
1699                 return err;
1700         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
1701         if (err)
1702                 return err;
1703         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
1704         if (err)
1705                 return err;
1706
1707         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
1708          * is inferred from register state.
1709          */
1710         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
1711                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B, BPF_WRITE, -1);
1712                 if (err)
1713                         return err;
1714         }
1715
1716         regs = cur_regs(env);
1717         /* reset caller saved regs */
1718         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
1719                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
1720                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
1721         }
1722
1723         /* update return register (already marked as written above) */
1724         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1725                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
1726                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
1727         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1728                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1729         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1730                 struct bpf_insn_aux_data *insn_aux;
1731
1732                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1733                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
1734                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
1735                 regs[BPF_REG_0].off = 0;
1736                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1737                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1738                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1739                  */
1740                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1741                         verbose(env,
1742                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1743                         return -EINVAL;
1744                 }
1745                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
1746                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
1747                 insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
1748                 if (!insn_aux->map_ptr)
1749                         insn_aux->map_ptr = meta.map_ptr;
1750                 else if (insn_aux->map_ptr != meta.map_ptr)
1751                         insn_aux->map_ptr = BPF_MAP_PTR_POISON;
1752         } else {
1753                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
1754                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
1755                 return -EINVAL;
1756         }
1757
1758         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
1759         if (err)
1760                 return err;
1761
1762         if (changes_data)
1763                 clear_all_pkt_pointers(env);
1764         return 0;
1765 }
1766
1767 static void coerce_reg_to_32(struct bpf_reg_state *reg)
1768 {
1769         /* clear high 32 bits */
1770         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, 4);
1771         /* Update bounds */
1772         __update_reg_bounds(reg);
1773 }
1774
1775 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
1776 {
1777         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
1778         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
1779
1780         if (b < 0)
1781                 return res > a;
1782         return res < a;
1783 }
1784
1785 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
1786 {
1787         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
1788         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
1789
1790         if (b < 0)
1791                 return res < a;
1792         return res > a;
1793 }
1794
1795 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
1796  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
1797  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
1798  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
1799  */
1800 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1801                                    struct bpf_insn *insn,
1802                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
1803                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
1804 {
1805         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *dst_reg;
1806         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
1807         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
1808             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
1809         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
1810             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
1811         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1812         u32 dst = insn->dst_reg;
1813
1814         dst_reg = &regs[dst];
1815
1816         if (WARN_ON_ONCE(known && (smin_val != smax_val))) {
1817                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
1818                 verbose(env,
1819                         "verifier internal error: known but bad sbounds\n");
1820                 return -EINVAL;
1821         }
1822         if (WARN_ON_ONCE(known && (umin_val != umax_val))) {
1823                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
1824                 verbose(env,
1825                         "verifier internal error: known but bad ubounds\n");
1826                 return -EINVAL;
1827         }
1828
1829         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
1830                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
1831                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1832                         verbose(env,
1833                                 "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
1834                                 dst);
1835                 return -EACCES;
1836         }
1837
1838         if (ptr_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1839                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1840                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic on PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL prohibited, null-check it first\n",
1841                                 dst);
1842                 return -EACCES;
1843         }
1844         if (ptr_reg->type == CONST_PTR_TO_MAP) {
1845                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1846                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic on CONST_PTR_TO_MAP prohibited\n",
1847                                 dst);
1848                 return -EACCES;
1849         }
1850         if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
1851                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1852                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic on PTR_TO_PACKET_END prohibited\n",
1853                                 dst);
1854                 return -EACCES;
1855         }
1856
1857         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
1858          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
1859          */
1860         dst_reg->type = ptr_reg->type;
1861         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1862
1863         switch (opcode) {
1864         case BPF_ADD:
1865                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
1866                  * the s32 'off' field
1867                  */
1868                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
1869                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
1870                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
1871                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1872                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1873                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1874                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1875                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1876                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
1877                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1878                         break;
1879                 }
1880                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
1881                  * == 0, since it's a scalar.
1882                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
1883                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
1884                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
1885                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
1886                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
1887                  * from ptr_reg.
1888                  */
1889                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
1890                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
1891                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1892                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1893                 } else {
1894                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
1895                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
1896                 }
1897                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
1898                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
1899                         dst_reg->umin_value = 0;
1900                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1901                 } else {
1902                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
1903                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
1904                 }
1905                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1906                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1907                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
1908                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1909                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1910                         dst_reg->range = 0;
1911                 }
1912                 break;
1913         case BPF_SUB:
1914                 if (dst_reg == off_reg) {
1915                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
1916                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1917                                 verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
1918                                         dst);
1919                         return -EACCES;
1920                 }
1921                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
1922                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
1923                  * be able to deal with it.
1924                  */
1925                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
1926                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1927                                 verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
1928                                         dst);
1929                         return -EACCES;
1930                 }
1931                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
1932                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
1933                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
1934                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1935                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1936                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1937                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1938                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1939                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1940                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
1941                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1942                         break;
1943                 }
1944                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
1945                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
1946                  */
1947                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
1948                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
1949                         /* Overflow possible, we know nothing */
1950                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1951                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1952                 } else {
1953                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
1954                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
1955                 }
1956                 if (umin_ptr < umax_val) {
1957                         /* Overflow possible, we know nothing */
1958                         dst_reg->umin_value = 0;
1959                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1960                 } else {
1961                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
1962                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
1963                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
1964                 }
1965                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1966                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1967                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
1968                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1969                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1970                         if (smin_val < 0)
1971                                 dst_reg->range = 0;
1972                 }
1973                 break;
1974         case BPF_AND:
1975         case BPF_OR:
1976         case BPF_XOR:
1977                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit for now.
1978                  * (However, in principle we could allow some cases, e.g.
1979                  * ptr &= ~3 which would reduce min_value by 3.)
1980                  */
1981                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1982                         verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
1983                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
1984                 return -EACCES;
1985         default:
1986                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
1987                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1988                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
1989                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
1990                 return -EACCES;
1991         }
1992
1993         __update_reg_bounds(dst_reg);
1994         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
1995         __reg_bound_offset(dst_reg);
1996         return 0;
1997 }
1998
1999 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2000                                       struct bpf_insn *insn,
2001                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
2002                                       struct bpf_reg_state src_reg)
2003 {
2004         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2005         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2006         bool src_known, dst_known;
2007         s64 smin_val, smax_val;
2008         u64 umin_val, umax_val;
2009
2010         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
2011                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->64 */
2012                 coerce_reg_to_32(dst_reg);
2013                 coerce_reg_to_32(&src_reg);
2014         }
2015         smin_val = src_reg.smin_value;
2016         smax_val = src_reg.smax_value;
2017         umin_val = src_reg.umin_value;
2018         umax_val = src_reg.umax_value;
2019         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
2020         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
2021
2022         switch (opcode) {
2023         case BPF_ADD:
2024                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
2025                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
2026                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2027                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2028                 } else {
2029                         dst_reg->smin_value += smin_val;
2030                         dst_reg->smax_value += smax_val;
2031                 }
2032                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
2033                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
2034                         dst_reg->umin_value = 0;
2035                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2036                 } else {
2037                         dst_reg->umin_value += umin_val;
2038                         dst_reg->umax_value += umax_val;
2039                 }
2040                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2041                 break;
2042         case BPF_SUB:
2043                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
2044                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
2045                         /* Overflow possible, we know nothing */
2046                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2047                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2048                 } else {
2049                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
2050                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
2051                 }
2052                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
2053                         /* Overflow possible, we know nothing */
2054                         dst_reg->umin_value = 0;
2055                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2056                 } else {
2057                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
2058                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
2059                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
2060                 }
2061                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2062                 break;
2063         case BPF_MUL:
2064                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2065                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
2066                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
2067                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2068                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2069                         break;
2070                 }
2071                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
2072                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
2073                  */
2074                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
2075                         /* Potential overflow, we know nothing */
2076                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2077                         /* (except what we can learn from the var_off) */
2078                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2079                         break;
2080                 }
2081                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
2082                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
2083                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
2084                         /* Overflow possible, we know nothing */
2085                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2086                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2087                 } else {
2088                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2089                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2090                 }
2091                 break;
2092         case BPF_AND:
2093                 if (src_known && dst_known) {
2094                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
2095                                                   src_reg.var_off.value);
2096                         break;
2097                 }
2098                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
2099                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
2100                  */
2101                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2102                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
2103                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
2104                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2105                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
2106                          * ain't nobody got time for that.
2107                          */
2108                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2109                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2110                 } else {
2111                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
2112                          * cast result into s64.
2113                          */
2114                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2115                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2116                 }
2117                 /* We may learn something more from the var_off */
2118                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2119                 break;
2120         case BPF_OR:
2121                 if (src_known && dst_known) {
2122                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
2123                                                   src_reg.var_off.value);
2124                         break;
2125                 }
2126                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
2127                  * maximum of the operands' minima
2128                  */
2129                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2130                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
2131                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
2132                                       dst_reg->var_off.mask;
2133                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2134                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
2135                          * ain't nobody got time for that.
2136                          */
2137                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2138                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2139                 } else {
2140                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
2141                          * cast result into s64.
2142                          */
2143                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2144                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2145                 }
2146                 /* We may learn something more from the var_off */
2147                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2148                 break;
2149         case BPF_LSH:
2150                 if (umax_val > 63) {
2151                         /* Shifts greater than 63 are undefined.  This includes
2152                          * shifts by a negative number.
2153                          */
2154                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2155                         break;
2156                 }
2157                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
2158                  * up from var_off)
2159                  */
2160                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2161                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2162                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
2163                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
2164                         dst_reg->umin_value = 0;
2165                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2166                 } else {
2167                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
2168                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
2169                 }
2170                 if (src_known)
2171                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
2172                 else
2173                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(tnum_unknown, umin_val);
2174                 /* We may learn something more from the var_off */
2175                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2176                 break;
2177         case BPF_RSH:
2178                 if (umax_val > 63) {
2179                         /* Shifts greater than 63 are undefined.  This includes
2180                          * shifts by a negative number.
2181                          */
2182                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2183                         break;
2184                 }
2185                 /* BPF_RSH is an unsigned shift, so make the appropriate casts */
2186                 if (dst_reg->smin_value < 0) {
2187                         if (umin_val) {
2188                                 /* Sign bit will be cleared */
2189                                 dst_reg->smin_value = 0;
2190                         } else {
2191                                 /* Lost sign bit information */
2192                                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2193                                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2194                         }
2195                 } else {
2196                         dst_reg->smin_value =
2197                                 (u64)(dst_reg->smin_value) >> umax_val;
2198                 }
2199                 if (src_known)
2200                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off,
2201                                                        umin_val);
2202                 else
2203                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(tnum_unknown, umin_val);
2204                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
2205                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
2206                 /* We may learn something more from the var_off */
2207                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2208                 break;
2209         default:
2210                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2211                 break;
2212         }
2213
2214         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2215         __reg_bound_offset(dst_reg);
2216         return 0;
2217 }
2218
2219 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
2220  * and var_off.
2221  */
2222 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2223                                    struct bpf_insn *insn)
2224 {
2225         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *dst_reg, *src_reg;
2226         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
2227         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2228         int rc;
2229
2230         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2231         src_reg = NULL;
2232         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
2233                 ptr_reg = dst_reg;
2234         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2235                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
2236                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2237                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2238                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
2239                                  * an arbitrary scalar.
2240                                  */
2241                                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
2242                                         verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
2243                                                 insn->dst_reg,
2244                                                 bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2245                                         return -EACCES;
2246                                 }
2247                                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2248                                 return 0;
2249                         } else {
2250                                 /* scalar += pointer
2251                                  * This is legal, but we have to reverse our
2252                                  * src/dest handling in computing the range
2253                                  */
2254                                 rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2255                                                              src_reg, dst_reg);
2256                                 if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2257                                         /* scalar += unknown scalar */
2258                                         __mark_reg_unknown(&off_reg);
2259                                         return adjust_scalar_min_max_vals(
2260                                                         env, insn,
2261                                                         dst_reg, off_reg);
2262                                 }
2263                                 return rc;
2264                         }
2265                 } else if (ptr_reg) {
2266                         /* pointer += scalar */
2267                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2268                                                      dst_reg, src_reg);
2269                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2270                                 /* unknown scalar += scalar */
2271                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2272                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2273                                                 env, insn, dst_reg, *src_reg);
2274                         }
2275                         return rc;
2276                 }
2277         } else {
2278                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
2279                  * need to be able to read from this state.
2280                  */
2281                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
2282                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
2283                 src_reg = &off_reg;
2284                 if (ptr_reg) { /* pointer += K */
2285                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2286                                                      ptr_reg, src_reg);
2287                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2288                                 /* unknown scalar += K */
2289                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2290                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2291                                                 env, insn, dst_reg, off_reg);
2292                         }
2293                         return rc;
2294                 }
2295         }
2296
2297         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
2298         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
2299                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
2300                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
2301                 return -EINVAL;
2302         }
2303         if (WARN_ON(!src_reg)) {
2304                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
2305                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
2306                 return -EINVAL;
2307         }
2308         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
2309 }
2310
2311 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
2312 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2313 {
2314         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2315         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2316         int err;
2317
2318         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
2319                 if (opcode == BPF_NEG) {
2320                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
2321                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
2322                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
2323                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
2324                                 return -EINVAL;
2325                         }
2326                 } else {
2327                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2328                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
2329                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2330                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
2331                                 return -EINVAL;
2332                         }
2333                 }
2334
2335                 /* check src operand */
2336                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2337                 if (err)
2338                         return err;
2339
2340                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2341                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
2342                                 insn->dst_reg);
2343                         return -EACCES;
2344                 }
2345
2346                 /* check dest operand */
2347                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2348                 if (err)
2349                         return err;
2350
2351         } else if (opcode == BPF_MOV) {
2352
2353                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2354                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2355                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
2356                                 return -EINVAL;
2357                         }
2358
2359                         /* check src operand */
2360                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2361                         if (err)
2362                                 return err;
2363                 } else {
2364                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2365                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
2366                                 return -EINVAL;
2367                         }
2368                 }
2369
2370                 /* check dest operand */
2371                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2372                 if (err)
2373                         return err;
2374
2375                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2376                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2377                                 /* case: R1 = R2
2378                                  * copy register state to dest reg
2379                                  */
2380                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
2381                                 regs[insn->dst_reg].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2382                         } else {
2383                                 /* R1 = (u32) R2 */
2384                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2385                                         verbose(env,
2386                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
2387                                                 insn->src_reg);
2388                                         return -EACCES;
2389                                 }
2390                                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2391                                 /* high 32 bits are known zero. */
2392                                 regs[insn->dst_reg].var_off = tnum_cast(
2393                                                 regs[insn->dst_reg].var_off, 4);
2394                                 __update_reg_bounds(&regs[insn->dst_reg]);
2395                         }
2396                 } else {
2397                         /* case: R = imm
2398                          * remember the value we stored into this reg
2399                          */
2400                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
2401                         __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg, insn->imm);
2402                 }
2403
2404         } else if (opcode > BPF_END) {
2405                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
2406                 return -EINVAL;
2407
2408         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
2409
2410                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2411                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2412                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
2413                                 return -EINVAL;
2414                         }
2415                         /* check src1 operand */
2416                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2417                         if (err)
2418                                 return err;
2419                 } else {
2420                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2421                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
2422                                 return -EINVAL;
2423                         }
2424                 }
2425
2426                 /* check src2 operand */
2427                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2428                 if (err)
2429                         return err;
2430
2431                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
2432                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
2433                         verbose(env, "div by zero\n");
2434                         return -EINVAL;
2435                 }
2436
2437                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
2438                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
2439                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
2440
2441                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
2442                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
2443                                 return -EINVAL;
2444                         }
2445                 }
2446
2447                 /* check dest operand */
2448                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
2449                 if (err)
2450                         return err;
2451
2452                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
2453         }
2454
2455         return 0;
2456 }
2457
2458 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *state,
2459                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
2460                                    enum bpf_reg_type type,
2461                                    bool range_right_open)
2462 {
2463         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2464         u16 new_range;
2465         int i;
2466
2467         if (dst_reg->off < 0 ||
2468             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
2469                 /* This doesn't give us any range */
2470                 return;
2471
2472         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
2473             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
2474                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
2475                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
2476                  */
2477                 return;
2478
2479         new_range = dst_reg->off;
2480         if (range_right_open)
2481                 new_range--;
2482
2483         /* Examples for register markings:
2484          *
2485          * pkt_data in dst register:
2486          *
2487          *   r2 = r3;
2488          *   r2 += 8;
2489          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
2490          *   <access okay>
2491          *
2492          *   r2 = r3;
2493          *   r2 += 8;
2494          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
2495          *   <handle exception>
2496          *
2497          *   Where:
2498          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
2499          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2500          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2501          *
2502          * pkt_data in src register:
2503          *
2504          *   r2 = r3;
2505          *   r2 += 8;
2506          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
2507          *   <handle exception>
2508          *
2509          *   r2 = r3;
2510          *   r2 += 8;
2511          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
2512          *   <access okay>
2513          *
2514          *   Where:
2515          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
2516          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2517          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2518          *
2519          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
2520          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
2521          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
2522          * the check.
2523          */
2524
2525         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
2526          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
2527          * the range won't allow anything.
2528          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
2529          */
2530         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2531                 if (regs[i].type == type && regs[i].id == dst_reg->id)
2532                         /* keep the maximum range already checked */
2533                         regs[i].range = max(regs[i].range, new_range);
2534
2535         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
2536                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2537                         continue;
2538                 reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
2539                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
2540                         reg->range = max(reg->range, new_range);
2541         }
2542 }
2543
2544 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
2545  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
2546  * simply doing a BPF_K check.
2547  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
2548  */
2549 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
2550                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2551                             u8 opcode)
2552 {
2553         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
2554          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
2555          * the same object, but we don't bother with that.
2556          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
2557          * only need to check one of them for pointerness.
2558          */
2559         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2560                 return;
2561
2562         switch (opcode) {
2563         case BPF_JEQ:
2564                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2565                  * true then we know for sure.
2566                  */
2567                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2568                 break;
2569         case BPF_JNE:
2570                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2571                  * we know the value for sure;
2572                  */
2573                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2574                 break;
2575         case BPF_JGT:
2576                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2577                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2578                 break;
2579         case BPF_JSGT:
2580                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2581                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2582                 break;
2583         case BPF_JLT:
2584                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2585                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2586                 break;
2587         case BPF_JSLT:
2588                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2589                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2590                 break;
2591         case BPF_JGE:
2592                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2593                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2594                 break;
2595         case BPF_JSGE:
2596                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2597                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2598                 break;
2599         case BPF_JLE:
2600                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2601                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2602                 break;
2603         case BPF_JSLE:
2604                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2605                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2606                 break;
2607         default:
2608                 break;
2609         }
2610
2611         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2612         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2613         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2614         __reg_bound_offset(false_reg);
2615         __reg_bound_offset(true_reg);
2616         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2617          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2618          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2619          */
2620         __update_reg_bounds(false_reg);
2621         __update_reg_bounds(true_reg);
2622 }
2623
2624 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
2625  * the variable reg.
2626  */
2627 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
2628                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2629                                 u8 opcode)
2630 {
2631         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2632                 return;
2633
2634         switch (opcode) {
2635         case BPF_JEQ:
2636                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2637                  * true then we know for sure.
2638                  */
2639                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2640                 break;
2641         case BPF_JNE:
2642                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2643                  * we know the value for sure;
2644                  */
2645                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2646                 break;
2647         case BPF_JGT:
2648                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2649                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2650                 break;
2651         case BPF_JSGT:
2652                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2653                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2654                 break;
2655         case BPF_JLT:
2656                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2657                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2658                 break;
2659         case BPF_JSLT:
2660                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2661                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2662                 break;
2663         case BPF_JGE:
2664                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2665                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2666                 break;
2667         case BPF_JSGE:
2668                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2669                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2670                 break;
2671         case BPF_JLE:
2672                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2673                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2674                 break;
2675         case BPF_JSLE:
2676                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2677                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2678                 break;
2679         default:
2680                 break;
2681         }
2682
2683         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2684         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2685         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2686         __reg_bound_offset(false_reg);
2687         __reg_bound_offset(true_reg);
2688         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2689          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2690          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2691          */
2692         __update_reg_bounds(false_reg);
2693         __update_reg_bounds(true_reg);
2694 }
2695
2696 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
2697 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
2698                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
2699 {
2700         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
2701                                                         dst_reg->umin_value);
2702         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
2703                                                         dst_reg->umax_value);
2704         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
2705                                                         dst_reg->smin_value);
2706         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
2707                                                         dst_reg->smax_value);
2708         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
2709                                                              dst_reg->var_off);
2710         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
2711         __update_reg_bounds(src_reg);
2712         __update_reg_bounds(dst_reg);
2713         /* We might have learned something about the sign bit. */
2714         __reg_deduce_bounds(src_reg);
2715         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2716         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2717         __reg_bound_offset(src_reg);
2718         __reg_bound_offset(dst_reg);
2719         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2720          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2721          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2722          */
2723         __update_reg_bounds(src_reg);
2724         __update_reg_bounds(dst_reg);
2725 }
2726
2727 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
2728                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
2729                                 struct bpf_reg_state *false_src,
2730                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
2731                                 u8 opcode)
2732 {
2733         switch (opcode) {
2734         case BPF_JEQ:
2735                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
2736                 break;
2737         case BPF_JNE:
2738                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
2739                 break;
2740         }
2741 }
2742
2743 static void mark_map_reg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno, u32 id,
2744                          bool is_null)
2745 {
2746         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2747
2748         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL && reg->id == id) {
2749                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
2750                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
2751                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
2752                  */
2753                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
2754                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
2755                                  reg->off)) {
2756                         __mark_reg_known_zero(reg);
2757                         reg->off = 0;
2758                 }
2759                 if (is_null) {
2760                         reg->type = SCALAR_VALUE;
2761                 } else if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
2762                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
2763                         reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
2764                 } else {
2765                         reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
2766                 }
2767                 /* We don't need id from this point onwards anymore, thus we
2768                  * should better reset it, so that state pruning has chances
2769                  * to take effect.
2770                  */
2771                 reg->id = 0;
2772         }
2773 }
2774
2775 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
2776  * be folded together at some point.
2777  */
2778 static void mark_map_regs(struct bpf_verifier_state *state, u32 regno,
2779                           bool is_null)
2780 {
2781         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2782         u32 id = regs[regno].id;
2783         int i;
2784
2785         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2786                 mark_map_reg(regs, i, id, is_null);
2787
2788         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
2789                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2790                         continue;
2791                 mark_map_reg(&state->stack[i].spilled_ptr, 0, id, is_null);
2792         }
2793 }
2794
2795 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
2796                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
2797                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
2798                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
2799                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
2800 {
2801         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
2802                 return false;
2803
2804         switch (BPF_OP(insn->code)) {
2805         case BPF_JGT:
2806                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2807                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2808                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2809                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2810                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
2811                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
2812                                                dst_reg->type, false);
2813                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2814                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2815                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2816                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2817                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
2818                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
2819                                                src_reg->type, true);
2820                 } else {
2821                         return false;
2822                 }
2823                 break;
2824         case BPF_JLT:
2825                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2826                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2827                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2828                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2829                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
2830                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
2831                                                dst_reg->type, true);
2832                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2833                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2834                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2835                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2836                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
2837                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
2838                                                src_reg->type, false);
2839                 } else {
2840                         return false;
2841                 }
2842                 break;
2843         case BPF_JGE:
2844                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2845                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2846                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2847                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2848                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
2849                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
2850                                                dst_reg->type, true);
2851                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2852                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2853                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2854                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2855                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
2856                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
2857                                                src_reg->type, false);
2858                 } else {
2859                         return false;
2860                 }
2861                 break;
2862         case BPF_JLE:
2863                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2864                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2865                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2866                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2867                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
2868                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
2869                                                dst_reg->type, false);
2870                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2871                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2872                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2873                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2874                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
2875                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
2876                                                src_reg->type, true);
2877                 } else {
2878                         return false;
2879                 }
2880                 break;
2881         default:
2882                 return false;
2883         }
2884
2885         return true;
2886 }
2887
2888 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
2889                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
2890 {
2891         struct bpf_verifier_state *other_branch, *this_branch = env->cur_state;
2892         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->regs, *dst_reg;
2893         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2894         int err;
2895
2896         if (opcode > BPF_JSLE) {
2897                 verbose(env, "invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
2898                 return -EINVAL;
2899         }
2900
2901         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2902                 if (insn->imm != 0) {
2903                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
2904                         return -EINVAL;
2905                 }
2906
2907                 /* check src1 operand */
2908                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2909                 if (err)
2910                         return err;
2911
2912                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2913                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
2914                                 insn->src_reg);
2915                         return -EACCES;
2916                 }
2917         } else {
2918                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2919                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
2920                         return -EINVAL;
2921                 }
2922         }
2923
2924         /* check src2 operand */
2925         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2926         if (err)
2927                 return err;
2928
2929         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2930
2931         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
2932         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2933             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2934             dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2935             tnum_equals_const(dst_reg->var_off, insn->imm)) {
2936                 if (opcode == BPF_JEQ) {
2937                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
2938                          * only follow the goto, ignore fall-through
2939                          */
2940                         *insn_idx += insn->off;
2941                         return 0;
2942                 } else {
2943                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
2944                          * only follow fall-through branch, since
2945                          * that's where the program will go
2946                          */
2947                         return 0;
2948                 }
2949         }
2950
2951         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
2952         if (!other_branch)
2953                 return -EFAULT;
2954
2955         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
2956          * our min/max values for our dst register.
2957          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
2958          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
2959          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
2960          * comparable.
2961          */
2962         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2963                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2964                     regs[insn->src_reg].type == SCALAR_VALUE) {
2965                         if (tnum_is_const(regs[insn->src_reg].var_off))
2966                                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2967                                                 dst_reg, regs[insn->src_reg].var_off.value,
2968                                                 opcode);
2969                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off))
2970                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2971                                                     &regs[insn->src_reg],
2972                                                     dst_reg->var_off.value, opcode);
2973                         else if (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE)
2974                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
2975                                 reg_combine_min_max(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2976                                                     &other_branch->regs[insn->dst_reg],
2977                                                     &regs[insn->src_reg],
2978                                                     &regs[insn->dst_reg], opcode);
2979                 }
2980         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
2981                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2982                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
2983         }
2984
2985         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
2986         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2987             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2988             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
2989                 /* Mark all identical map registers in each branch as either
2990                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
2991                  */
2992                 mark_map_regs(this_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JNE);
2993                 mark_map_regs(other_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JEQ);
2994         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
2995                                            this_branch, other_branch) &&
2996                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2997                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
2998                         insn->dst_reg);
2999                 return -EACCES;
3000         }
3001         if (env->log.level)
3002                 print_verifier_state(env, this_branch);
3003         return 0;
3004 }
3005
3006 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
3007 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
3008 {
3009         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
3010
3011         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
3012 }
3013
3014 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
3015 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3016 {
3017         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3018         int err;
3019
3020         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
3021                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
3022                 return -EINVAL;
3023         }
3024         if (insn->off != 0) {
3025                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
3026                 return -EINVAL;
3027         }
3028
3029         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
3030         if (err)
3031                 return err;
3032
3033         if (insn->src_reg == 0) {
3034                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
3035
3036                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
3037                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
3038                 return 0;
3039         }
3040
3041         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
3042         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
3043
3044         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
3045         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
3046         return 0;
3047 }
3048
3049 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
3050 {
3051         switch (type) {
3052         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
3053         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
3054         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
3055                 return true;
3056         default:
3057                 return false;
3058         }
3059 }
3060
3061 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
3062  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
3063  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
3064  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
3065  *
3066  * Implicit input:
3067  *   ctx == skb == R6 == CTX
3068  *
3069  * Explicit input:
3070  *   SRC == any register
3071  *   IMM == 32-bit immediate
3072  *
3073  * Output:
3074  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
3075  */
3076 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3077 {
3078         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3079         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3080         int i, err;
3081
3082         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
3083                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
3084                 return -EINVAL;
3085         }
3086
3087         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
3088             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
3089             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
3090                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
3091                 return -EINVAL;
3092         }
3093
3094         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
3095         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
3096         if (err)
3097                 return err;
3098
3099         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
3100                 verbose(env,
3101                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
3102                 return -EINVAL;
3103         }
3104
3105         if (mode == BPF_IND) {
3106                 /* check explicit source operand */
3107                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3108                 if (err)
3109                         return err;
3110         }
3111
3112         /* reset caller saved regs to unreadable */
3113         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3114                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
3115                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3116         }
3117
3118         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
3119          * the value fetched from the packet.
3120          * Already marked as written above.
3121          */
3122         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
3123         return 0;
3124 }
3125
3126 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
3127 {
3128         struct bpf_reg_state *reg;
3129         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
3130
3131         switch (env->prog->type) {
3132         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
3133         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
3134         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
3135         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
3136                 break;
3137         default:
3138                 return 0;
3139         }
3140
3141         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
3142         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
3143                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
3144                         reg_type_str[reg->type]);
3145                 return -EINVAL;
3146         }
3147
3148         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
3149                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
3150                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
3151                         char tn_buf[48];
3152
3153                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3154                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
3155                 } else {
3156                         verbose(env, "has unknown scalar value");
3157                 }
3158                 verbose(env, " should have been 0 or 1\n");
3159                 return -EINVAL;
3160         }
3161         return 0;
3162 }
3163
3164 /* non-recursive DFS pseudo code
3165  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
3166  * 2      label v as discovered
3167  * 3      let S be a stack
3168  * 4      S.push(v)
3169  * 5      while S is not empty
3170  * 6            t <- S.pop()
3171  * 7            if t is what we're looking for:
3172  * 8                return t
3173  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
3174  * 10               if edge e is already labelled
3175  * 11                   continue with the next edge
3176  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
3177  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
3178  * 14                   label e as tree-edge
3179  * 15                   label w as discovered
3180  * 16                   S.push(w)
3181  * 17                   continue at 5
3182  * 18               else if vertex w is discovered
3183  * 19                   label e as back-edge
3184  * 20               else
3185  * 21                   // vertex w is explored
3186  * 22                   label e as forward- or cross-edge
3187  * 23           label t as explored
3188  * 24           S.pop()
3189  *
3190  * convention:
3191  * 0x10 - discovered
3192  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
3193  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
3194  * 0x20 - explored
3195  */
3196
3197 enum {
3198         DISCOVERED = 0x10,
3199         EXPLORED = 0x20,
3200         FALLTHROUGH = 1,
3201         BRANCH = 2,
3202 };
3203
3204 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
3205
3206 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
3207 static int cur_stack;   /* current stack index */
3208 static int *insn_state;
3209
3210 /* t, w, e - match pseudo-code above:
3211  * t - index of current instruction
3212  * w - next instruction
3213  * e - edge
3214  */
3215 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
3216 {
3217         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
3218                 return 0;
3219
3220         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
3221                 return 0;
3222
3223         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
3224                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
3225                 return -EINVAL;
3226         }
3227
3228         if (e == BRANCH)
3229                 /* mark branch target for state pruning */
3230                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
3231
3232         if (insn_state[w] == 0) {
3233                 /* tree-edge */
3234                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3235                 insn_state[w] = DISCOVERED;
3236                 if (cur_stack >= env->prog->len)
3237                         return -E2BIG;
3238                 insn_stack[cur_stack++] = w;
3239                 return 1;
3240         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
3241                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
3242                 return -EINVAL;
3243         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
3244                 /* forward- or cross-edge */
3245                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3246         } else {
3247                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
3248                 return -EFAULT;
3249         }
3250         return 0;
3251 }
3252
3253 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
3254  * loop == back-edge in directed graph
3255  */
3256 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
3257 {
3258         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3259         int insn_cnt = env->prog->len;
3260         int ret = 0;
3261         int i, t;
3262
3263         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3264         if (!insn_state)
3265                 return -ENOMEM;
3266
3267         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3268         if (!insn_stack) {
3269                 kfree(insn_state);
3270                 return -ENOMEM;
3271         }
3272
3273         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
3274         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
3275         cur_stack = 1;
3276
3277 peek_stack:
3278         if (cur_stack == 0)
3279                 goto check_state;
3280         t = insn_stack[cur_stack - 1];
3281
3282         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
3283                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
3284
3285                 if (opcode == BPF_EXIT) {
3286                         goto mark_explored;
3287                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
3288                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3289                         if (ret == 1)
3290                                 goto peek_stack;
3291                         else if (ret < 0)
3292                                 goto err_free;
3293                         if (t + 1 < insn_cnt)
3294                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3295                 } else if (opcode == BPF_JA) {
3296                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
3297                                 ret = -EINVAL;
3298                                 goto err_free;
3299                         }
3300                         /* unconditional jump with single edge */
3301                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
3302                                         FALLTHROUGH, env);
3303                         if (ret == 1)
3304                                 goto peek_stack;
3305                         else if (ret < 0)
3306                                 goto err_free;
3307                         /* tell verifier to check for equivalent states
3308                          * after every call and jump
3309                          */
3310                         if (t + 1 < insn_cnt)
3311                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3312                 } else {
3313                         /* conditional jump with two edges */
3314                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
3315                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3316                         if (ret == 1)
3317                                 goto peek_stack;
3318                         else if (ret < 0)
3319                                 goto err_free;
3320
3321                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
3322                         if (ret == 1)
3323                                 goto peek_stack;
3324                         else if (ret < 0)
3325                                 goto err_free;
3326                 }
3327         } else {
3328                 /* all other non-branch instructions with single
3329                  * fall-through edge
3330                  */
3331                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3332                 if (ret == 1)
3333                         goto peek_stack;
3334                 else if (ret < 0)
3335                         goto err_free;
3336         }
3337
3338 mark_explored:
3339         insn_state[t] = EXPLORED;
3340         if (cur_stack-- <= 0) {
3341                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
3342                 ret = -EFAULT;
3343                 goto err_free;
3344         }
3345         goto peek_stack;
3346
3347 check_state:
3348         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
3349                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
3350                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
3351                         ret = -EINVAL;
3352                         goto err_free;
3353                 }
3354         }
3355         ret = 0; /* cfg looks good */
3356
3357 err_free:
3358         kfree(insn_state);
3359         kfree(insn_stack);
3360         return ret;
3361 }
3362
3363 /* check %cur's range satisfies %old's */
3364 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
3365                          struct bpf_reg_state *cur)
3366 {
3367         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
3368                old->umax_value >= cur->umax_value &&
3369                old->smin_value <= cur->smin_value &&
3370                old->smax_value >= cur->smax_value;
3371 }
3372
3373 /* Maximum number of register states that can exist at once */
3374 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
3375 struct idpair {
3376         u32 old;
3377         u32 cur;
3378 };
3379
3380 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
3381  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
3382  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
3383  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
3384  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
3385  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
3386  * that.
3387  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
3388  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
3389  */
3390 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
3391 {
3392         unsigned int i;
3393
3394         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
3395                 if (!idmap[i].old) {
3396                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
3397                         idmap[i].old = old_id;
3398                         idmap[i].cur = cur_id;
3399                         return true;
3400                 }
3401                 if (idmap[i].old == old_id)
3402                         return idmap[i].cur == cur_id;
3403         }
3404         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
3405         WARN_ON_ONCE(1);
3406         return false;
3407 }
3408
3409 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
3410 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
3411                     struct idpair *idmap)
3412 {
3413         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
3414                 /* explored state didn't use this */
3415                 return true;
3416
3417         if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, live)) == 0)
3418                 return true;
3419
3420         if (rold->type == NOT_INIT)
3421                 /* explored state can't have used this */
3422                 return true;
3423         if (rcur->type == NOT_INIT)
3424                 return false;
3425         switch (rold->type) {
3426         case SCALAR_VALUE:
3427                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
3428                         /* new val must satisfy old val knowledge */
3429                         return range_within(rold, rcur) &&
3430                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3431                 } else {
3432                         /* if we knew anything about the old value, we're not
3433                          * equal, because we can't know anything about the
3434                          * scalar value of the pointer in the new value.
3435                          */
3436                         return rold->umin_value == 0 &&
3437                                rold->umax_value == U64_MAX &&
3438                                rold->smin_value == S64_MIN &&
3439                                rold->smax_value == S64_MAX &&
3440                                tnum_is_unknown(rold->var_off);
3441                 }
3442         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3443                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
3444                  * everything else matches, we are OK.
3445                  * We don't care about the 'id' value, because nothing
3446                  * uses it for PTR_TO_MAP_VALUE (only for ..._OR_NULL)
3447                  */
3448                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
3449                        range_within(rold, rcur) &&
3450                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3451         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
3452                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
3453                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
3454                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
3455                  * checked, doing so could have affected others with the same
3456                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
3457                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
3458                  */
3459                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3460                         return false;
3461                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
3462                         return false;
3463                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
3464                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
3465         case PTR_TO_PACKET_META:
3466         case PTR_TO_PACKET:
3467                 if (rcur->type != rold->type)
3468                         return false;
3469                 /* We must have at least as much range as the old ptr
3470                  * did, so that any accesses which were safe before are
3471                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
3472                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
3473                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
3474                  */
3475                 if (rold->range > rcur->range)
3476                         return false;
3477                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
3478                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
3479                  */
3480                 if (rold->off != rcur->off)
3481                         return false;
3482                 /* id relations must be preserved */
3483                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
3484                         return false;
3485                 /* new val must satisfy old val knowledge */
3486                 return range_within(rold, rcur) &&
3487                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3488         case PTR_TO_CTX:
3489         case CONST_PTR_TO_MAP:
3490         case PTR_TO_STACK:
3491         case PTR_TO_PACKET_END:
3492                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
3493                  * would have accepted
3494                  */
3495         default:
3496                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
3497                 return false;
3498         }
3499
3500         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
3501         WARN_ON_ONCE(1);
3502         return false;
3503 }
3504
3505 static bool stacksafe(struct bpf_verifier_state *old,
3506                       struct bpf_verifier_state *cur,
3507                       struct idpair *idmap)
3508 {
3509         int i, spi;
3510
3511         /* if explored stack has more populated slots than current stack
3512          * such stacks are not equivalent
3513          */
3514         if (old->allocated_stack > cur->allocated_stack)
3515                 return false;
3516
3517         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
3518          * slots in the current stack, since explored(safe) state
3519          * didn't use them
3520          */
3521         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
3522                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
3523
3524                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
3525                         continue;
3526                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
3527                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
3528                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
3529                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
3530                          * this verifier states are not equivalent,
3531                          * return false to continue verification of this path
3532                          */
3533                         return false;
3534                 if (i % BPF_REG_SIZE)
3535                         continue;
3536                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3537                         continue;
3538                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
3539                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
3540                              idmap))
3541                         /* when explored and current stack slot are both storing
3542                          * spilled registers, check that stored pointers types
3543                          * are the same as well.
3544                          * Ex: explored safe path could have stored
3545                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
3546                          * but current path has stored:
3547                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
3548                          * such verifier states are not equivalent.
3549                          * return false to continue verification of this path
3550                          */
3551                         return false;
3552         }
3553         return true;
3554 }
3555
3556 /* compare two verifier states
3557  *
3558  * all states stored in state_list are known to be valid, since
3559  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
3560  *
3561  * this function is called when verifier exploring different branches of
3562  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
3563  * more strict register state and more strict stack state then this execution
3564  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
3565  * concluded that more strict state leads to valid finish.
3566  *
3567  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
3568  * and explored stack state is more conservative than the current one.
3569  * Example:
3570  *       explored                   current
3571  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
3572  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
3573  *
3574  * In other words if current stack state (one being explored) has more
3575  * valid slots than old one that already passed validation, it means
3576  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
3577  *
3578  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
3579  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
3580  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
3581  */
3582 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
3583                          struct bpf_verifier_state *old,
3584                          struct bpf_verifier_state *cur)
3585 {
3586         struct idpair *idmap;
3587         bool ret = false;
3588         int i;
3589
3590         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
3591         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
3592         if (!idmap)
3593                 return false;
3594
3595         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
3596                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
3597                         goto out_free;
3598         }
3599
3600         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
3601                 goto out_free;
3602         ret = true;
3603 out_free:
3604         kfree(idmap);
3605         return ret;
3606 }
3607
3608 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
3609  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at a
3610  * jump target (in the first iteration of the propagate_liveness() loop),
3611  * we didn't arrive by the straight-line code, so read marks in state must
3612  * propagate to parent regardless of state's write marks.
3613  */
3614 static bool do_propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3615                                   struct bpf_verifier_state *parent)
3616 {
3617         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
3618         bool touched = false; /* any changes made? */
3619         int i;
3620
3621         if (!parent)
3622                 return touched;
3623         /* Propagate read liveness of registers... */
3624         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
3625         /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
3626         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
3627                 if (parent->regs[i].live & REG_LIVE_READ)
3628                         continue;
3629                 if (writes && (state->regs[i].live & REG_LIVE_WRITTEN))
3630                         continue;
3631                 if (state->regs[i].live & REG_LIVE_READ) {
3632                         parent->regs[i].live |= REG_LIVE_READ;
3633                         touched = true;
3634                 }
3635         }
3636         /* ... and stack slots */
3637         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
3638                     i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
3639                 if (parent->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3640                         continue;
3641                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3642                         continue;
3643                 if (parent->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
3644                         continue;
3645                 if (writes &&
3646                     (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_WRITTEN))
3647                         continue;
3648                 if (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ) {
3649                         parent->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_READ;
3650                         touched = true;
3651                 }
3652         }
3653         return touched;
3654 }
3655
3656 /* "parent" is "a state from which we reach the current state", but initially
3657  * it is not the state->parent (i.e. "the state whose straight-line code leads
3658  * to the current state"), instead it is the state that happened to arrive at
3659  * a (prunable) equivalent of the current state.  See comment above
3660  * do_propagate_liveness() for consequences of this.
3661  * This function is just a more efficient way of calling mark_reg_read() or
3662  * mark_stack_slot_read() on each reg in "parent" that is read in "state",
3663  * though it requires that parent != state->parent in the call arguments.
3664  */
3665 static void propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3666                                struct bpf_verifier_state *parent)
3667 {
3668         while (do_propagate_liveness(state, parent)) {
3669                 /* Something changed, so we need to feed those changes onward */
3670                 state = parent;
3671                 parent = state->parent;
3672         }
3673 }
3674
3675 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
3676 {
3677         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
3678         struct bpf_verifier_state_list *sl;
3679         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
3680         int i, err;
3681
3682         sl = env->explored_states[insn_idx];
3683         if (!sl)
3684                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
3685                  * be doing state search here
3686                  */
3687                 return 0;
3688
3689         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3690                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
3691                         /* reached equivalent register/stack state,
3692                          * prune the search.
3693                          * Registers read by the continuation are read by us.
3694                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
3695                          * will prevent corresponding reads in the continuation
3696                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
3697                          * own state will get the read marks recorded, but
3698                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
3699                          * this state and will pop a new one.
3700                          */
3701                         propagate_liveness(&sl->state, cur);
3702                         return 1;
3703                 }
3704                 sl = sl->next;
3705         }
3706
3707         /* there were no equivalent states, remember current one.
3708          * technically the current state is not proven to be safe yet,
3709          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
3710          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
3711          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
3712          */
3713         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
3714         if (!new_sl)
3715                 return -ENOMEM;
3716
3717         /* add new state to the head of linked list */
3718         err = copy_verifier_state(&new_sl->state, cur);
3719         if (err) {
3720                 free_verifier_state(&new_sl->state, false);
3721                 kfree(new_sl);
3722                 return err;
3723         }
3724         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
3725         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
3726         /* connect new state to parentage chain */
3727         cur->parent = &new_sl->state;
3728         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
3729          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
3730          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
3731          * their parent and current state never has children yet.  Only
3732          * explored_states can get read marks.)
3733          */
3734         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
3735                 cur->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
3736         for (i = 0; i < cur->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++)
3737                 if (cur->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
3738                         cur->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
3739         return 0;
3740 }
3741
3742 static int ext_analyzer_insn_hook(struct bpf_verifier_env *env,
3743                                   int insn_idx, int prev_insn_idx)
3744 {
3745         if (env->dev_ops && env->dev_ops->insn_hook)
3746                 return env->dev_ops->insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3747
3748         return 0;
3749 }
3750
3751 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
3752 {
3753         struct bpf_verifier_state *state;
3754         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3755         struct bpf_reg_state *regs;
3756         int insn_cnt = env->prog->len;
3757         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
3758         int insn_processed = 0;
3759         bool do_print_state = false;
3760
3761         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
3762         if (!state)
3763                 return -ENOMEM;
3764         env->cur_state = state;
3765         init_reg_state(env, state->regs);
3766         state->parent = NULL;
3767         insn_idx = 0;
3768         for (;;) {
3769                 struct bpf_insn *insn;
3770                 u8 class;
3771                 int err;
3772
3773                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
3774                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
3775                                 insn_idx, insn_cnt);
3776                         return -EFAULT;
3777                 }
3778
3779                 insn = &insns[insn_idx];
3780                 class = BPF_CLASS(insn->code);
3781
3782                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
3783                         verbose(env,
3784                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
3785                                 insn_processed);
3786                         return -E2BIG;
3787                 }
3788
3789                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
3790                 if (err < 0)
3791                         return err;
3792                 if (err == 1) {
3793                         /* found equivalent state, can prune the search */
3794                         if (env->log.level) {
3795                                 if (do_print_state)
3796                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d: safe\n",
3797                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
3798                                 else
3799                                         verbose(env, "%d: safe\n", insn_idx);
3800                         }
3801                         goto process_bpf_exit;
3802                 }
3803
3804                 if (need_resched())
3805                         cond_resched();
3806
3807                 if (env->log.level > 1 || (env->log.level && do_print_state)) {
3808                         if (env->log.level > 1)
3809                                 verbose(env, "%d:", insn_idx);
3810                         else
3811                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d:",
3812                                         prev_insn_idx, insn_idx);
3813                         print_verifier_state(env, state);
3814                         do_print_state = false;
3815                 }
3816
3817                 if (env->log.level) {
3818                         verbose(env, "%d: ", insn_idx);
3819                         print_bpf_insn(verbose, env, insn,
3820                                        env->allow_ptr_leaks);
3821                 }
3822
3823                 err = ext_analyzer_insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3824                 if (err)
3825                         return err;
3826
3827                 regs = cur_regs(env);
3828                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
3829                         err = check_alu_op(env, insn);
3830                         if (err)
3831                                 return err;
3832
3833                 } else if (class == BPF_LDX) {
3834                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
3835
3836                         /* check for reserved fields is already done */
3837
3838                         /* check src operand */
3839                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3840                         if (err)
3841                                 return err;
3842
3843                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3844                         if (err)
3845                                 return err;
3846
3847                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
3848
3849                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
3850                          * the state of dst_reg will be updated by this func
3851                          */
3852                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->src_reg, insn->off,
3853                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
3854                                                insn->dst_reg);
3855                         if (err)
3856                                 return err;
3857
3858                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3859
3860                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
3861                                 /* saw a valid insn
3862                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
3863                                  * save type to validate intersecting paths
3864                                  */
3865                                 *prev_src_type = src_reg_type;
3866
3867                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
3868                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3869                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
3870                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
3871                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
3872                                  * with different pointer types:
3873                                  * src_reg == ctx in one branch and
3874                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
3875                                  * Reject it.
3876                                  */
3877                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
3878                                 return -EINVAL;
3879                         }
3880
3881                 } else if (class == BPF_STX) {
3882                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
3883
3884                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
3885                                 err = check_xadd(env, insn_idx, insn);
3886                                 if (err)
3887                                         return err;
3888                                 insn_idx++;
3889                                 continue;
3890                         }
3891
3892                         /* check src1 operand */
3893                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3894                         if (err)
3895                                 return err;
3896                         /* check src2 operand */
3897                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3898                         if (err)
3899                                 return err;
3900
3901                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
3902
3903                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3904                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3905                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3906                                                insn->src_reg);
3907                         if (err)
3908                                 return err;
3909
3910                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3911
3912                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
3913                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
3914                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
3915                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3916                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
3917                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
3918                                 return -EINVAL;
3919                         }
3920
3921                 } else if (class == BPF_ST) {
3922                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
3923                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
3924                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
3925                                 return -EINVAL;
3926                         }
3927                         /* check src operand */
3928                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3929                         if (err)
3930                                 return err;
3931
3932                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3933                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3934                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3935                                                -1);
3936                         if (err)
3937                                 return err;
3938
3939                 } else if (class == BPF_JMP) {
3940                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3941
3942                         if (opcode == BPF_CALL) {
3943                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3944                                     insn->off != 0 ||
3945                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3946                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3947                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
3948                                         return -EINVAL;
3949                                 }
3950
3951                                 err = check_call(env, insn->imm, insn_idx);
3952                                 if (err)
3953                                         return err;
3954
3955                         } else if (opcode == BPF_JA) {
3956                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3957                                     insn->imm != 0 ||
3958                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3959                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3960                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
3961                                         return -EINVAL;
3962                                 }
3963
3964                                 insn_idx += insn->off + 1;
3965                                 continue;
3966
3967                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
3968                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3969                                     insn->imm != 0 ||
3970                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3971                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3972                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
3973                                         return -EINVAL;
3974                                 }
3975
3976                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
3977                                  * to return the value from eBPF program.
3978                                  * Make sure that it's readable at this time
3979                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
3980                                  * something into it earlier
3981                                  */
3982                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
3983                                 if (err)
3984                                         return err;
3985
3986                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
3987                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
3988                                         return -EACCES;
3989                                 }
3990
3991                                 err = check_return_code(env);
3992                                 if (err)
3993                                         return err;
3994 process_bpf_exit:
3995                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx, &insn_idx);
3996                                 if (err < 0) {
3997                                         if (err != -ENOENT)
3998                                                 return err;
3999                                         break;
4000                                 } else {
4001                                         do_print_state = true;
4002                                         continue;
4003                                 }
4004                         } else {
4005                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
4006                                 if (err)
4007                                         return err;
4008                         }
4009                 } else if (class == BPF_LD) {
4010                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
4011
4012                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
4013                                 err = check_ld_abs(env, insn);
4014                                 if (err)
4015                                         return err;
4016
4017                         } else if (mode == BPF_IMM) {
4018                                 err = check_ld_imm(env, insn);
4019                                 if (err)
4020                                         return err;
4021
4022                                 insn_idx++;
4023                         } else {
4024                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
4025                                 return -EINVAL;
4026                         }
4027                 } else {
4028                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
4029                         return -EINVAL;
4030                 }
4031
4032                 insn_idx++;
4033         }
4034
4035         verbose(env, "processed %d insns, stack depth %d\n", insn_processed,
4036                 env->prog->aux->stack_depth);
4037         return 0;
4038 }
4039
4040 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
4041 {
4042         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
4043                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
4044                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
4045                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
4046 }
4047
4048 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
4049                                         struct bpf_map *map,
4050                                         struct bpf_prog *prog)
4051
4052 {
4053         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
4054          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
4055          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
4056          * triggered.
4057          */
4058         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
4059                 if (!check_map_prealloc(map)) {
4060                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
4061                         return -EINVAL;
4062                 }
4063                 if (map->inner_map_meta &&
4064                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
4065                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
4066                         return -EINVAL;
4067                 }
4068         }
4069         return 0;
4070 }
4071
4072 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
4073  * replace them with actual map pointers
4074  */
4075 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
4076 {
4077         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4078         int insn_cnt = env->prog->len;
4079         int i, j, err;
4080
4081         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
4082         if (err)
4083                 return err;
4084
4085         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4086                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
4087                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
4088                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
4089                         return -EINVAL;
4090                 }
4091
4092                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
4093                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
4094                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
4095                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
4096                         return -EINVAL;
4097                 }
4098
4099                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
4100                         struct bpf_map *map;
4101                         struct fd f;
4102
4103                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
4104                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
4105                             insn[1].off != 0) {
4106                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
4107                                 return -EINVAL;
4108                         }
4109
4110                         if (insn->src_reg == 0)
4111                                 /* valid generic load 64-bit imm */
4112                                 goto next_insn;
4113
4114                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
4115                                 verbose(env,
4116                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
4117                                 return -EINVAL;
4118                         }
4119
4120                         f = fdget(insn->imm);
4121                         map = __bpf_map_get(f);
4122                         if (IS_ERR(map)) {
4123                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
4124                                         insn->imm);
4125                                 return PTR_ERR(map);
4126                         }
4127
4128                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
4129                         if (err) {
4130                                 fdput(f);
4131                                 return err;
4132                         }
4133
4134                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
4135                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
4136                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
4137
4138                         /* check whether we recorded this map already */
4139                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
4140                                 if (env->used_maps[j] == map) {
4141                                         fdput(f);
4142                                         goto next_insn;
4143                                 }
4144
4145                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
4146                                 fdput(f);
4147                                 return -E2BIG;
4148                         }
4149
4150                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
4151                          * the map will be released by release_maps() or it
4152                          * will be used by the valid program until it's unloaded
4153                          * and all maps are released in free_bpf_prog_info()
4154                          */
4155                         map = bpf_map_inc(map, false);
4156                         if (IS_ERR(map)) {
4157                                 fdput(f);
4158                                 return PTR_ERR(map);
4159                         }
4160                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
4161
4162                         fdput(f);
4163 next_insn:
4164                         insn++;
4165                         i++;
4166                 }
4167         }
4168
4169         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
4170          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
4171          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
4172          */
4173         return 0;
4174 }
4175
4176 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
4177 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
4178 {
4179         int i;
4180
4181         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
4182                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
4183 }
4184
4185 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
4186 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
4187 {
4188         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4189         int insn_cnt = env->prog->len;
4190         int i;
4191
4192         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
4193                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
4194                         insn->src_reg = 0;
4195 }
4196
4197 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
4198  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
4199  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
4200  */
4201 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
4202                                 u32 off, u32 cnt)
4203 {
4204         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
4205
4206         if (cnt == 1)
4207                 return 0;
4208         new_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * prog_len);
4209         if (!new_data)
4210                 return -ENOMEM;
4211         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
4212         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
4213                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
4214         env->insn_aux_data = new_data;
4215         vfree(old_data);
4216         return 0;
4217 }
4218
4219 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
4220                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
4221 {
4222         struct bpf_prog *new_prog;
4223
4224         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
4225         if (!new_prog)
4226                 return NULL;
4227         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
4228                 return NULL;
4229         return new_prog;
4230 }
4231
4232 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
4233  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
4234  */
4235 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
4236 {
4237         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
4238         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
4239         const int insn_cnt = env->prog->len;
4240         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
4241         struct bpf_prog *new_prog;
4242         enum bpf_access_type type;
4243         bool is_narrower_load;
4244         u32 target_size;
4245
4246         if (ops->gen_prologue) {
4247                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
4248                                         env->prog);
4249                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4250                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4251                         return -EINVAL;
4252                 } else if (cnt) {
4253                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
4254                         if (!new_prog)
4255                                 return -ENOMEM;
4256
4257                         env->prog = new_prog;
4258                         delta += cnt - 1;
4259                 }
4260         }
4261
4262         if (!ops->convert_ctx_access)
4263                 return 0;
4264
4265         insn = env->prog->insnsi + delta;
4266
4267         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4268                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4269                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4270                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4271                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
4272                         type = BPF_READ;
4273                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4274                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4275                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4276                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
4277                         type = BPF_WRITE;
4278                 else
4279                         continue;
4280
4281                 if (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type != PTR_TO_CTX)
4282                         continue;
4283
4284                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
4285                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
4286
4287                 /* If the read access is a narrower load of the field,
4288                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
4289                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
4290                  * we will apply proper mask to the result.
4291                  */
4292                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
4293                 if (is_narrower_load) {
4294                         u32 off = insn->off;
4295                         u8 size_code;
4296
4297                         if (type == BPF_WRITE) {
4298                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
4299                                 return -EINVAL;
4300                         }
4301
4302                         size_code = BPF_H;
4303                         if (ctx_field_size == 4)
4304                                 size_code = BPF_W;
4305                         else if (ctx_field_size == 8)
4306                                 size_code = BPF_DW;
4307
4308                         insn->off = off & ~(ctx_field_size - 1);
4309                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
4310                 }
4311
4312                 target_size = 0;
4313                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
4314                                               &target_size);
4315                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
4316                     (ctx_field_size && !target_size)) {
4317                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4318                         return -EINVAL;
4319                 }
4320
4321                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
4322                         if (ctx_field_size <= 4)
4323                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4324                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4325                         else
4326                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4327                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4328                 }
4329
4330                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
4331                 if (!new_prog)
4332                         return -ENOMEM;
4333
4334                 delta += cnt - 1;
4335
4336                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4337                 env->prog = new_prog;
4338                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4339         }
4340
4341         return 0;
4342 }
4343
4344 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
4345  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
4346  *
4347  * this function is called after eBPF program passed verification
4348  */
4349 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
4350 {
4351         struct bpf_prog *prog = env->prog;
4352         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
4353         const struct bpf_func_proto *fn;
4354         const int insn_cnt = prog->len;
4355         struct bpf_insn insn_buf[16];
4356         struct bpf_prog *new_prog;
4357         struct bpf_map *map_ptr;
4358         int i, cnt, delta = 0;
4359
4360         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4361                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
4362                         continue;
4363
4364                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
4365                         prog->dst_needed = 1;
4366                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
4367                         bpf_user_rnd_init_once();
4368                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
4369                         /* If we tail call into other programs, we
4370                          * cannot make any assumptions since they can
4371                          * be replaced dynamically during runtime in
4372                          * the program array.
4373                          */
4374                         prog->cb_access = 1;
4375                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
4376
4377                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
4378                          * conditional branch in the interpeter for every normal
4379                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
4380                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
4381                          */
4382                         insn->imm = 0;
4383                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
4384                         continue;
4385                 }
4386
4387                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
4388                  * handlers are currently limited to 64 bit only.
4389                  */
4390                 if (ebpf_jit_enabled() && BITS_PER_LONG == 64 &&
4391                     insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem) {
4392                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
4393                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON ||
4394                             !map_ptr->ops->map_gen_lookup)
4395                                 goto patch_call_imm;
4396
4397                         cnt = map_ptr->ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
4398                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4399                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4400                                 return -EINVAL;
4401                         }
4402
4403                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
4404                                                        cnt);
4405                         if (!new_prog)
4406                                 return -ENOMEM;
4407
4408                         delta += cnt - 1;
4409
4410                         /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4411                         env->prog = prog = new_prog;
4412                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4413                         continue;
4414                 }
4415
4416                 if (insn->imm == BPF_FUNC_redirect_map) {
4417                         /* Note, we cannot use prog directly as imm as subsequent
4418                          * rewrites would still change the prog pointer. The only
4419                          * stable address we can use is aux, which also works with
4420                          * prog clones during blinding.
4421                          */
4422                         u64 addr = (unsigned long)prog->aux;
4423                         struct bpf_insn r4_ld[] = {
4424                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_4, addr),
4425                                 *insn,
4426                         };
4427                         cnt = ARRAY_SIZE(r4_ld);
4428
4429                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, r4_ld, cnt);
4430                         if (!new_prog)
4431                                 return -ENOMEM;
4432
4433                         delta    += cnt - 1;
4434                         env->prog = prog = new_prog;
4435                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4436                 }
4437 patch_call_imm:
4438                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm);
4439                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
4440                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
4441                  */
4442                 if (!fn->func) {
4443                         verbose(env,
4444                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
4445                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
4446                         return -EFAULT;
4447                 }
4448                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
4449         }
4450
4451         return 0;
4452 }
4453
4454 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
4455 {
4456         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
4457         int i;
4458
4459         if (!env->explored_states)
4460                 return;
4461
4462         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
4463                 sl = env->explored_states[i];
4464
4465                 if (sl)
4466                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
4467                                 sln = sl->next;
4468                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
4469                                 kfree(sl);
4470                                 sl = sln;
4471                         }
4472         }
4473
4474         kfree(env->explored_states);
4475 }
4476
4477 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
4478 {
4479         struct bpf_verifier_env *env;
4480         struct bpf_verifer_log *log;
4481         int ret = -EINVAL;
4482
4483         /* no program is valid */
4484         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
4485                 return -EINVAL;
4486
4487         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
4488          * allocate/free it every time bpf_check() is called
4489          */
4490         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
4491         if (!env)
4492                 return -ENOMEM;
4493         log = &env->log;
4494
4495         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
4496                                      (*prog)->len);
4497         ret = -ENOMEM;
4498         if (!env->insn_aux_data)
4499                 goto err_free_env;
4500         env->prog = *prog;
4501         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
4502
4503         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
4504         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
4505
4506         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
4507                 /* user requested verbose verifier output
4508                  * and supplied buffer to store the verification trace
4509                  */
4510                 log->level = attr->log_level;
4511                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
4512                 log->len_total = attr->log_size;
4513
4514                 ret = -EINVAL;
4515                 /* log attributes have to be sane */
4516                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 8 ||
4517                     !log->level || !log->ubuf)
4518                         goto err_unlock;
4519         }
4520
4521         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
4522         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
4523                 env->strict_alignment = true;
4524
4525         if (env->prog->aux->offload) {
4526                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env);
4527                 if (ret)
4528                         goto err_unlock;
4529         }
4530
4531         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
4532         if (ret < 0)
4533                 goto skip_full_check;
4534
4535         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
4536                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
4537                                        GFP_USER);
4538         ret = -ENOMEM;
4539         if (!env->explored_states)
4540                 goto skip_full_check;
4541
4542         ret = check_cfg(env);
4543         if (ret < 0)
4544                 goto skip_full_check;
4545
4546         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
4547
4548         ret = do_check(env);
4549         if (env->cur_state) {
4550                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
4551                 env->cur_state = NULL;
4552         }
4553
4554 skip_full_check:
4555         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
4556         free_states(env);
4557
4558         if (ret == 0)
4559                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
4560                 ret = convert_ctx_accesses(env);
4561
4562         if (ret == 0)
4563                 ret = fixup_bpf_calls(env);
4564
4565         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
4566                 ret = -ENOSPC;
4567         if (log->level && !log->ubuf) {
4568                 ret = -EFAULT;
4569                 goto err_release_maps;
4570         }
4571
4572         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
4573                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
4574                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
4575                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
4576                                                           GFP_KERNEL);
4577
4578                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
4579                         ret = -ENOMEM;
4580                         goto err_release_maps;
4581                 }
4582
4583                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
4584                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
4585                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
4586
4587                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
4588                  * bpf_ld_imm64 instructions
4589                  */
4590                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
4591         }
4592
4593 err_release_maps:
4594         if (!env->prog->aux->used_maps)
4595                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
4596                  * them now. Otherwise free_bpf_prog_info() will release them.
4597                  */
4598                 release_maps(env);
4599         *prog = env->prog;
4600 err_unlock:
4601         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
4602         vfree(env->insn_aux_data);
4603 err_free_env:
4604         kfree(env);
4605         return ret;
4606 }
This page took 0.319512 seconds and 4 git commands to generate.