GNU Linux-libre 5.4.200-gnu1
[releases.git] / kernel / bpf / verifier.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
3  * Copyright (c) 2016 Facebook
4  * Copyright (c) 2018 Covalent IO, Inc. http://covalent.io
5  */
6 #include <uapi/linux/btf.h>
7 #include <linux/kernel.h>
8 #include <linux/types.h>
9 #include <linux/slab.h>
10 #include <linux/bpf.h>
11 #include <linux/btf.h>
12 #include <linux/bpf_verifier.h>
13 #include <linux/filter.h>
14 #include <net/netlink.h>
15 #include <linux/file.h>
16 #include <linux/vmalloc.h>
17 #include <linux/stringify.h>
18 #include <linux/bsearch.h>
19 #include <linux/sort.h>
20 #include <linux/perf_event.h>
21 #include <linux/ctype.h>
22
23 #include "disasm.h"
24
25 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
26 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name) \
27         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
28 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
29 #include <linux/bpf_types.h>
30 #undef BPF_PROG_TYPE
31 #undef BPF_MAP_TYPE
32 };
33
34 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
35  * instruction by instruction and updates register/stack state.
36  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
37  *
38  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
39  * It rejects the following programs:
40  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
41  * - if loop is present (detected via back-edge)
42  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
43  * - out of bounds or malformed jumps
44  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
45  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
46  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
47  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
48  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
49  *
50  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
51  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
52  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
53  * copied to R1.
54  *
55  * All registers are 64-bit.
56  * R0 - return register
57  * R1-R5 argument passing registers
58  * R6-R9 callee saved registers
59  * R10 - frame pointer read-only
60  *
61  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
62  * and has type PTR_TO_CTX.
63  *
64  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
65  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
66  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
67  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
68  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
69  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
70  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
71  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
72  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
73  *
74  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
75  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
76  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
77  *
78  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
79  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
80  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
81  *
82  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
83  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
84  *
85  * registers used to pass values to function calls are checked against
86  * function argument constraints.
87  *
88  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
89  * It means that the register type passed to this function must be
90  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
91  * 'pointer to map element key'
92  *
93  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
94  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
95  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
96  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
97  *
98  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
99  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
100  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
101  * the helper function as a pointer to map element key.
102  *
103  * On the kernel side the helper function looks like:
104  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
105  * {
106  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
107  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
108  *    void *value;
109  *
110  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
111  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
112  *    the stack of eBPF program.
113  * }
114  *
115  * Corresponding eBPF program may look like:
116  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
117  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
118  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
119  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
120  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
121  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
122  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
123  *
124  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
125  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
126  * and were initialized prior to this call.
127  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
128  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
129  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
130  * returns ether pointer to map value or NULL.
131  *
132  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
133  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
134  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
135  * branch. See check_cond_jmp_op().
136  *
137  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
138  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
139  *
140  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
141  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
142  * the BPF program:
143  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
144  *
145  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
146  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
147  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
148  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
149  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
150  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
151  *
152  * For each helper function that allocates a reference, such as
153  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
154  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
155  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
156  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
157  */
158
159 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
160 struct bpf_verifier_stack_elem {
161         /* verifer state is 'st'
162          * before processing instruction 'insn_idx'
163          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
164          */
165         struct bpf_verifier_state st;
166         int insn_idx;
167         int prev_insn_idx;
168         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
169 };
170
171 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ    8192
172 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES     64
173
174 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
175 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
176                                           POISON_POINTER_DELTA))
177 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
178
179 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
180 {
181         return BPF_MAP_PTR(aux->map_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
182 }
183
184 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
185 {
186         return aux->map_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
187 }
188
189 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
190                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
191 {
192         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
193         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
194         aux->map_state = (unsigned long)map |
195                          (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
196 }
197
198 struct bpf_call_arg_meta {
199         struct bpf_map *map_ptr;
200         bool raw_mode;
201         bool pkt_access;
202         int regno;
203         int access_size;
204         u64 msize_max_value;
205         int ref_obj_id;
206         int func_id;
207 };
208
209 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
210
211 static const struct bpf_line_info *
212 find_linfo(const struct bpf_verifier_env *env, u32 insn_off)
213 {
214         const struct bpf_line_info *linfo;
215         const struct bpf_prog *prog;
216         u32 i, nr_linfo;
217
218         prog = env->prog;
219         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
220
221         if (!nr_linfo || insn_off >= prog->len)
222                 return NULL;
223
224         linfo = prog->aux->linfo;
225         for (i = 1; i < nr_linfo; i++)
226                 if (insn_off < linfo[i].insn_off)
227                         break;
228
229         return &linfo[i - 1];
230 }
231
232 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
233                        va_list args)
234 {
235         unsigned int n;
236
237         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
238
239         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
240                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
241
242         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
243         log->kbuf[n] = '\0';
244
245         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
246                 log->len_used += n;
247         else
248                 log->ubuf = NULL;
249 }
250
251 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
252  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
253  * so the user can figure out what's wrong with the program
254  */
255 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
256                                            const char *fmt, ...)
257 {
258         va_list args;
259
260         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
261                 return;
262
263         va_start(args, fmt);
264         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
265         va_end(args);
266 }
267 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
268
269 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
270 {
271         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
272         va_list args;
273
274         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
275                 return;
276
277         va_start(args, fmt);
278         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
279         va_end(args);
280 }
281
282 static const char *ltrim(const char *s)
283 {
284         while (isspace(*s))
285                 s++;
286
287         return s;
288 }
289
290 __printf(3, 4) static void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
291                                          u32 insn_off,
292                                          const char *prefix_fmt, ...)
293 {
294         const struct bpf_line_info *linfo;
295
296         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
297                 return;
298
299         linfo = find_linfo(env, insn_off);
300         if (!linfo || linfo == env->prev_linfo)
301                 return;
302
303         if (prefix_fmt) {
304                 va_list args;
305
306                 va_start(args, prefix_fmt);
307                 bpf_verifier_vlog(&env->log, prefix_fmt, args);
308                 va_end(args);
309         }
310
311         verbose(env, "%s\n",
312                 ltrim(btf_name_by_offset(env->prog->aux->btf,
313                                          linfo->line_off)));
314
315         env->prev_linfo = linfo;
316 }
317
318 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
319 {
320         return type == PTR_TO_PACKET ||
321                type == PTR_TO_PACKET_META;
322 }
323
324 static bool type_is_sk_pointer(enum bpf_reg_type type)
325 {
326         return type == PTR_TO_SOCKET ||
327                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON ||
328                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
329                 type == PTR_TO_XDP_SOCK;
330 }
331
332 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
333 {
334         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
335                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
336                type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL ||
337                type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
338 }
339
340 static bool reg_may_point_to_spin_lock(const struct bpf_reg_state *reg)
341 {
342         return reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
343                 map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr);
344 }
345
346 static bool reg_type_may_be_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
347 {
348         return type == PTR_TO_SOCKET ||
349                 type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
350                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
351                 type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
352 }
353
354 static bool arg_type_may_be_refcounted(enum bpf_arg_type type)
355 {
356         return type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON;
357 }
358
359 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
360  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
361  * released by release_reference().
362  */
363 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
364 {
365         return func_id == BPF_FUNC_sk_release;
366 }
367
368 static bool is_acquire_function(enum bpf_func_id func_id)
369 {
370         return func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
371                 func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
372                 func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp;
373 }
374
375 static bool is_ptr_cast_function(enum bpf_func_id func_id)
376 {
377         return func_id == BPF_FUNC_tcp_sock ||
378                 func_id == BPF_FUNC_sk_fullsock;
379 }
380
381 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
382 static const char * const reg_type_str[] = {
383         [NOT_INIT]              = "?",
384         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
385         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
386         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
387         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
388         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
389         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
390         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
391         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
392         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
393         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
394         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
395         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
396         [PTR_TO_SOCK_COMMON]    = "sock_common",
397         [PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL] = "sock_common_or_null",
398         [PTR_TO_TCP_SOCK]       = "tcp_sock",
399         [PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL] = "tcp_sock_or_null",
400         [PTR_TO_TP_BUFFER]      = "tp_buffer",
401         [PTR_TO_XDP_SOCK]       = "xdp_sock",
402 };
403
404 static char slot_type_char[] = {
405         [STACK_INVALID] = '?',
406         [STACK_SPILL]   = 'r',
407         [STACK_MISC]    = 'm',
408         [STACK_ZERO]    = '0',
409 };
410
411 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
412                            enum bpf_reg_liveness live)
413 {
414         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN | REG_LIVE_DONE))
415             verbose(env, "_");
416         if (live & REG_LIVE_READ)
417                 verbose(env, "r");
418         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
419                 verbose(env, "w");
420         if (live & REG_LIVE_DONE)
421                 verbose(env, "D");
422 }
423
424 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
425                                    const struct bpf_reg_state *reg)
426 {
427         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
428
429         return cur->frame[reg->frameno];
430 }
431
432 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
433                                  const struct bpf_func_state *state)
434 {
435         const struct bpf_reg_state *reg;
436         enum bpf_reg_type t;
437         int i;
438
439         if (state->frameno)
440                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
441         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
442                 reg = &state->regs[i];
443                 t = reg->type;
444                 if (t == NOT_INIT)
445                         continue;
446                 verbose(env, " R%d", i);
447                 print_liveness(env, reg->live);
448                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
449                 if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
450                         verbose(env, "P");
451                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
452                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
453                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
454                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
455                 } else {
456                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
457                         if (reg_type_may_be_refcounted_or_null(t))
458                                 verbose(env, ",ref_obj_id=%d", reg->ref_obj_id);
459                         if (t != SCALAR_VALUE)
460                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
461                         if (type_is_pkt_pointer(t))
462                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
463                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
464                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
465                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
466                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
467                                         reg->map_ptr->key_size,
468                                         reg->map_ptr->value_size);
469                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
470                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
471                                  * could be a pointer whose offset is too big
472                                  * for reg->off
473                                  */
474                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
475                         } else {
476                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
477                                     reg->smin_value != S64_MIN)
478                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
479                                                 (long long)reg->smin_value);
480                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
481                                     reg->smax_value != S64_MAX)
482                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
483                                                 (long long)reg->smax_value);
484                                 if (reg->umin_value != 0)
485                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
486                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
487                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
488                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
489                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
490                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
491                                         char tn_buf[48];
492
493                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
494                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
495                                 }
496                         }
497                         verbose(env, ")");
498                 }
499         }
500         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
501                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
502                 bool valid = false;
503                 int j;
504
505                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
506                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
507                                 valid = true;
508                         types_buf[j] = slot_type_char[
509                                         state->stack[i].slot_type[j]];
510                 }
511                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
512                 if (!valid)
513                         continue;
514                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
515                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
516                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL) {
517                         reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
518                         t = reg->type;
519                         verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
520                         if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
521                                 verbose(env, "P");
522                         if (t == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off))
523                                 verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
524                 } else {
525                         verbose(env, "=%s", types_buf);
526                 }
527         }
528         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
529                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
530                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
531                         if (state->refs[i].id)
532                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
533         }
534         verbose(env, "\n");
535 }
536
537 #define COPY_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                         \
538 static int copy_##NAME##_state(struct bpf_func_state *dst,              \
539                                const struct bpf_func_state *src)        \
540 {                                                                       \
541         if (!src->FIELD)                                                \
542                 return 0;                                               \
543         if (WARN_ON_ONCE(dst->COUNT < src->COUNT)) {                    \
544                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */ \
545                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));                           \
546                 return -EFAULT;                                         \
547         }                                                               \
548         memcpy(dst->FIELD, src->FIELD,                                  \
549                sizeof(*src->FIELD) * (src->COUNT / SIZE));              \
550         return 0;                                                       \
551 }
552 /* copy_reference_state() */
553 COPY_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
554 /* copy_stack_state() */
555 COPY_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
556 #undef COPY_STATE_FN
557
558 #define REALLOC_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                      \
559 static int realloc_##NAME##_state(struct bpf_func_state *state, int size, \
560                                   bool copy_old)                        \
561 {                                                                       \
562         u32 old_size = state->COUNT;                                    \
563         struct bpf_##NAME##_state *new_##FIELD;                         \
564         int slot = size / SIZE;                                         \
565                                                                         \
566         if (size <= old_size || !size) {                                \
567                 if (copy_old)                                           \
568                         return 0;                                       \
569                 state->COUNT = slot * SIZE;                             \
570                 if (!size && old_size) {                                \
571                         kfree(state->FIELD);                            \
572                         state->FIELD = NULL;                            \
573                 }                                                       \
574                 return 0;                                               \
575         }                                                               \
576         new_##FIELD = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_##NAME##_state), \
577                                     GFP_KERNEL);                        \
578         if (!new_##FIELD)                                               \
579                 return -ENOMEM;                                         \
580         if (copy_old) {                                                 \
581                 if (state->FIELD)                                       \
582                         memcpy(new_##FIELD, state->FIELD,               \
583                                sizeof(*new_##FIELD) * (old_size / SIZE)); \
584                 memset(new_##FIELD + old_size / SIZE, 0,                \
585                        sizeof(*new_##FIELD) * (size - old_size) / SIZE); \
586         }                                                               \
587         state->COUNT = slot * SIZE;                                     \
588         kfree(state->FIELD);                                            \
589         state->FIELD = new_##FIELD;                                     \
590         return 0;                                                       \
591 }
592 /* realloc_reference_state() */
593 REALLOC_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
594 /* realloc_stack_state() */
595 REALLOC_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
596 #undef REALLOC_STATE_FN
597
598 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
599  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
600  * the program calls into realloc_func_state() to grow the stack size.
601  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
602  * which realloc_stack_state() copies over. It points to previous
603  * bpf_verifier_state which is never reallocated.
604  */
605 static int realloc_func_state(struct bpf_func_state *state, int stack_size,
606                               int refs_size, bool copy_old)
607 {
608         int err = realloc_reference_state(state, refs_size, copy_old);
609         if (err)
610                 return err;
611         return realloc_stack_state(state, stack_size, copy_old);
612 }
613
614 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
615  * this new pointer reference.
616  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
617  * On failure, returns a negative errno.
618  */
619 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
620 {
621         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
622         int new_ofs = state->acquired_refs;
623         int id, err;
624
625         err = realloc_reference_state(state, state->acquired_refs + 1, true);
626         if (err)
627                 return err;
628         id = ++env->id_gen;
629         state->refs[new_ofs].id = id;
630         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
631
632         return id;
633 }
634
635 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
636 static int release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
637 {
638         int i, last_idx;
639
640         last_idx = state->acquired_refs - 1;
641         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
642                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
643                         if (last_idx && i != last_idx)
644                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
645                                        sizeof(*state->refs));
646                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
647                         state->acquired_refs--;
648                         return 0;
649                 }
650         }
651         return -EINVAL;
652 }
653
654 static int transfer_reference_state(struct bpf_func_state *dst,
655                                     struct bpf_func_state *src)
656 {
657         int err = realloc_reference_state(dst, src->acquired_refs, false);
658         if (err)
659                 return err;
660         err = copy_reference_state(dst, src);
661         if (err)
662                 return err;
663         return 0;
664 }
665
666 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
667 {
668         if (!state)
669                 return;
670         kfree(state->refs);
671         kfree(state->stack);
672         kfree(state);
673 }
674
675 static void clear_jmp_history(struct bpf_verifier_state *state)
676 {
677         kfree(state->jmp_history);
678         state->jmp_history = NULL;
679         state->jmp_history_cnt = 0;
680 }
681
682 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
683                                 bool free_self)
684 {
685         int i;
686
687         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
688                 free_func_state(state->frame[i]);
689                 state->frame[i] = NULL;
690         }
691         clear_jmp_history(state);
692         if (free_self)
693                 kfree(state);
694 }
695
696 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
697  * when necessary to accommodate larger src stack
698  */
699 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
700                            const struct bpf_func_state *src)
701 {
702         int err;
703
704         err = realloc_func_state(dst, src->allocated_stack, src->acquired_refs,
705                                  false);
706         if (err)
707                 return err;
708         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
709         err = copy_reference_state(dst, src);
710         if (err)
711                 return err;
712         return copy_stack_state(dst, src);
713 }
714
715 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
716                                const struct bpf_verifier_state *src)
717 {
718         struct bpf_func_state *dst;
719         u32 jmp_sz = sizeof(struct bpf_idx_pair) * src->jmp_history_cnt;
720         int i, err;
721
722         if (dst_state->jmp_history_cnt < src->jmp_history_cnt) {
723                 kfree(dst_state->jmp_history);
724                 dst_state->jmp_history = kmalloc(jmp_sz, GFP_USER);
725                 if (!dst_state->jmp_history)
726                         return -ENOMEM;
727         }
728         memcpy(dst_state->jmp_history, src->jmp_history, jmp_sz);
729         dst_state->jmp_history_cnt = src->jmp_history_cnt;
730
731         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
732         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
733                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
734                 dst_state->frame[i] = NULL;
735         }
736         dst_state->speculative = src->speculative;
737         dst_state->curframe = src->curframe;
738         dst_state->active_spin_lock = src->active_spin_lock;
739         dst_state->branches = src->branches;
740         dst_state->parent = src->parent;
741         dst_state->first_insn_idx = src->first_insn_idx;
742         dst_state->last_insn_idx = src->last_insn_idx;
743         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
744                 dst = dst_state->frame[i];
745                 if (!dst) {
746                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
747                         if (!dst)
748                                 return -ENOMEM;
749                         dst_state->frame[i] = dst;
750                 }
751                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
752                 if (err)
753                         return err;
754         }
755         return 0;
756 }
757
758 static void update_branch_counts(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_verifier_state *st)
759 {
760         while (st) {
761                 u32 br = --st->branches;
762
763                 /* WARN_ON(br > 1) technically makes sense here,
764                  * but see comment in push_stack(), hence:
765                  */
766                 WARN_ONCE((int)br < 0,
767                           "BUG update_branch_counts:branches_to_explore=%d\n",
768                           br);
769                 if (br)
770                         break;
771                 st = st->parent;
772         }
773 }
774
775 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
776                      int *insn_idx)
777 {
778         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
779         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
780         int err;
781
782         if (env->head == NULL)
783                 return -ENOENT;
784
785         if (cur) {
786                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
787                 if (err)
788                         return err;
789         }
790         if (insn_idx)
791                 *insn_idx = head->insn_idx;
792         if (prev_insn_idx)
793                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
794         elem = head->next;
795         free_verifier_state(&head->st, false);
796         kfree(head);
797         env->head = elem;
798         env->stack_size--;
799         return 0;
800 }
801
802 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
803                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
804                                              bool speculative)
805 {
806         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
807         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
808         int err;
809
810         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
811         if (!elem)
812                 goto err;
813
814         elem->insn_idx = insn_idx;
815         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
816         elem->next = env->head;
817         env->head = elem;
818         env->stack_size++;
819         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
820         if (err)
821                 goto err;
822         elem->st.speculative |= speculative;
823         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ) {
824                 verbose(env, "The sequence of %d jumps is too complex.\n",
825                         env->stack_size);
826                 goto err;
827         }
828         if (elem->st.parent) {
829                 ++elem->st.parent->branches;
830                 /* WARN_ON(branches > 2) technically makes sense here,
831                  * but
832                  * 1. speculative states will bump 'branches' for non-branch
833                  * instructions
834                  * 2. is_state_visited() heuristics may decide not to create
835                  * a new state for a sequence of branches and all such current
836                  * and cloned states will be pointing to a single parent state
837                  * which might have large 'branches' count.
838                  */
839         }
840         return &elem->st;
841 err:
842         free_verifier_state(env->cur_state, true);
843         env->cur_state = NULL;
844         /* pop all elements and return */
845         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
846         return NULL;
847 }
848
849 #define CALLER_SAVED_REGS 6
850 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
851         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
852 };
853
854 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
855                                 struct bpf_reg_state *reg);
856
857 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
858  * known to have the value @imm.
859  */
860 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
861 {
862         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
863         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
864                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
865         reg->var_off = tnum_const(imm);
866         reg->smin_value = (s64)imm;
867         reg->smax_value = (s64)imm;
868         reg->umin_value = imm;
869         reg->umax_value = imm;
870 }
871
872 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
873  * used only on registers holding a pointer type.
874  */
875 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
876 {
877         __mark_reg_known(reg, 0);
878 }
879
880 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
881 {
882         __mark_reg_known(reg, 0);
883         reg->type = SCALAR_VALUE;
884 }
885
886 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
887                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
888 {
889         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
890                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
891                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
892                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
893                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
894                 return;
895         }
896         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
897 }
898
899 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
900 {
901         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
902 }
903
904 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
905 {
906         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
907                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
908 }
909
910 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
911 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
912                                     enum bpf_reg_type which)
913 {
914         /* The register can already have a range from prior markings.
915          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
916          * origin.
917          */
918         return reg->type == which &&
919                reg->id == 0 &&
920                reg->off == 0 &&
921                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
922 }
923
924 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
925 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
926 {
927         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
928         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
929                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
930         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
931         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
932                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
933         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
934         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
935                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
936 }
937
938 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
939 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
940 {
941         /* Learn sign from signed bounds.
942          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
943          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
944          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
945          */
946         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
947                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
948                                                           reg->umin_value);
949                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
950                                                           reg->umax_value);
951                 return;
952         }
953         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
954          * boundary, so we must be careful.
955          */
956         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
957                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
958                  * is positive, hence safe.
959                  */
960                 reg->smin_value = reg->umin_value;
961                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
962                                                           reg->umax_value);
963         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
964                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
965                  * is negative, hence safe.
966                  */
967                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
968                                                           reg->umin_value);
969                 reg->smax_value = reg->umax_value;
970         }
971 }
972
973 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
974 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
975 {
976         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
977                                       tnum_range(reg->umin_value,
978                                                  reg->umax_value));
979 }
980
981 /* Reset the min/max bounds of a register */
982 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
983 {
984         reg->smin_value = S64_MIN;
985         reg->smax_value = S64_MAX;
986         reg->umin_value = 0;
987         reg->umax_value = U64_MAX;
988 }
989
990 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
991 static void __mark_reg_unknown(const struct bpf_verifier_env *env,
992                                struct bpf_reg_state *reg)
993 {
994         /*
995          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
996          * padding between 'type' and union
997          */
998         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
999         reg->type = SCALAR_VALUE;
1000         reg->var_off = tnum_unknown;
1001         reg->frameno = 0;
1002         reg->precise = env->subprog_cnt > 1 || !env->allow_ptr_leaks ?
1003                        true : false;
1004         __mark_reg_unbounded(reg);
1005 }
1006
1007 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1008                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1009 {
1010         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1011                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
1012                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1013                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1014                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1015                 return;
1016         }
1017         __mark_reg_unknown(env, regs + regno);
1018 }
1019
1020 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
1021                                 struct bpf_reg_state *reg)
1022 {
1023         __mark_reg_unknown(env, reg);
1024         reg->type = NOT_INIT;
1025 }
1026
1027 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
1028                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1029 {
1030         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1031                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
1032                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1033                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1034                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1035                 return;
1036         }
1037         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1038 }
1039
1040 #define DEF_NOT_SUBREG  (0)
1041 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
1042                            struct bpf_func_state *state)
1043 {
1044         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1045         int i;
1046
1047         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
1048                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
1049                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
1050                 regs[i].parent = NULL;
1051                 regs[i].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1052         }
1053
1054         /* frame pointer */
1055         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
1056         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
1057         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
1058
1059         /* 1st arg to a function */
1060         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
1061         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
1062 }
1063
1064 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1065 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1066                             struct bpf_func_state *state,
1067                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1068 {
1069         state->callsite = callsite;
1070         state->frameno = frameno;
1071         state->subprogno = subprogno;
1072         init_reg_state(env, state);
1073 }
1074
1075 enum reg_arg_type {
1076         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1077         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1078         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1079 };
1080
1081 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1082 {
1083         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1084                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1085 }
1086
1087 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1088 {
1089         struct bpf_subprog_info *p;
1090
1091         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1092                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1093         if (!p)
1094                 return -ENOENT;
1095         return p - env->subprog_info;
1096
1097 }
1098
1099 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1100 {
1101         int insn_cnt = env->prog->len;
1102         int ret;
1103
1104         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1105                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1106                 return -EINVAL;
1107         }
1108         ret = find_subprog(env, off);
1109         if (ret >= 0)
1110                 return 0;
1111         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1112                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1113                 return -E2BIG;
1114         }
1115         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1116         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1117              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1118         return 0;
1119 }
1120
1121 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1122 {
1123         int i, ret, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1124         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1125         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1126         int insn_cnt = env->prog->len;
1127
1128         /* Add entry function. */
1129         ret = add_subprog(env, 0);
1130         if (ret < 0)
1131                 return ret;
1132
1133         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1134         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1135                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1136                         continue;
1137                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1138                         continue;
1139                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1140                         verbose(env, "function calls to other bpf functions are allowed for root only\n");
1141                         return -EPERM;
1142                 }
1143                 ret = add_subprog(env, i + insn[i].imm + 1);
1144                 if (ret < 0)
1145                         return ret;
1146         }
1147
1148         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1149          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1150          */
1151         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1152
1153         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
1154                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1155                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1156
1157         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1158         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1159         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1160         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1161                 u8 code = insn[i].code;
1162
1163                 if (code == (BPF_JMP | BPF_CALL) &&
1164                     insn[i].imm == BPF_FUNC_tail_call &&
1165                     insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1166                         subprog[cur_subprog].has_tail_call = true;
1167                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP && BPF_CLASS(code) != BPF_JMP32)
1168                         goto next;
1169                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1170                         goto next;
1171                 off = i + insn[i].off + 1;
1172                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1173                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1174                         return -EINVAL;
1175                 }
1176 next:
1177                 if (i == subprog_end - 1) {
1178                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1179                          * the last insn of the subprog should be either exit
1180                          * or unconditional jump back
1181                          */
1182                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1183                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1184                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1185                                 return -EINVAL;
1186                         }
1187                         subprog_start = subprog_end;
1188                         cur_subprog++;
1189                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1190                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1191                 }
1192         }
1193         return 0;
1194 }
1195
1196 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1197  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1198  */
1199 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1200                          const struct bpf_reg_state *state,
1201                          struct bpf_reg_state *parent, u8 flag)
1202 {
1203         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1204         int cnt = 0;
1205
1206         while (parent) {
1207                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1208                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1209                         break;
1210                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1211                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1212                                 reg_type_str[parent->type],
1213                                 parent->var_off.value, parent->off);
1214                         return -EFAULT;
1215                 }
1216                 /* The first condition is more likely to be true than the
1217                  * second, checked it first.
1218                  */
1219                 if ((parent->live & REG_LIVE_READ) == flag ||
1220                     parent->live & REG_LIVE_READ64)
1221                         /* The parentage chain never changes and
1222                          * this parent was already marked as LIVE_READ.
1223                          * There is no need to keep walking the chain again and
1224                          * keep re-marking all parents as LIVE_READ.
1225                          * This case happens when the same register is read
1226                          * multiple times without writes into it in-between.
1227                          * Also, if parent has the stronger REG_LIVE_READ64 set,
1228                          * then no need to set the weak REG_LIVE_READ32.
1229                          */
1230                         break;
1231                 /* ... then we depend on parent's value */
1232                 parent->live |= flag;
1233                 /* REG_LIVE_READ64 overrides REG_LIVE_READ32. */
1234                 if (flag == REG_LIVE_READ64)
1235                         parent->live &= ~REG_LIVE_READ32;
1236                 state = parent;
1237                 parent = state->parent;
1238                 writes = true;
1239                 cnt++;
1240         }
1241
1242         if (env->longest_mark_read_walk < cnt)
1243                 env->longest_mark_read_walk = cnt;
1244         return 0;
1245 }
1246
1247 /* This function is supposed to be used by the following 32-bit optimization
1248  * code only. It returns TRUE if the source or destination register operates
1249  * on 64-bit, otherwise return FALSE.
1250  */
1251 static bool is_reg64(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
1252                      u32 regno, struct bpf_reg_state *reg, enum reg_arg_type t)
1253 {
1254         u8 code, class, op;
1255
1256         code = insn->code;
1257         class = BPF_CLASS(code);
1258         op = BPF_OP(code);
1259         if (class == BPF_JMP) {
1260                 /* BPF_EXIT for "main" will reach here. Return TRUE
1261                  * conservatively.
1262                  */
1263                 if (op == BPF_EXIT)
1264                         return true;
1265                 if (op == BPF_CALL) {
1266                         /* BPF to BPF call will reach here because of marking
1267                          * caller saved clobber with DST_OP_NO_MARK for which we
1268                          * don't care the register def because they are anyway
1269                          * marked as NOT_INIT already.
1270                          */
1271                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1272                                 return false;
1273                         /* Helper call will reach here because of arg type
1274                          * check, conservatively return TRUE.
1275                          */
1276                         if (t == SRC_OP)
1277                                 return true;
1278
1279                         return false;
1280                 }
1281         }
1282
1283         if (class == BPF_ALU64 || class == BPF_JMP ||
1284             /* BPF_END always use BPF_ALU class. */
1285             (class == BPF_ALU && op == BPF_END && insn->imm == 64))
1286                 return true;
1287
1288         if (class == BPF_ALU || class == BPF_JMP32)
1289                 return false;
1290
1291         if (class == BPF_LDX) {
1292                 if (t != SRC_OP)
1293                         return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1294                 /* LDX source must be ptr. */
1295                 return true;
1296         }
1297
1298         if (class == BPF_STX) {
1299                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1300                         return true;
1301                 return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1302         }
1303
1304         if (class == BPF_LD) {
1305                 u8 mode = BPF_MODE(code);
1306
1307                 /* LD_IMM64 */
1308                 if (mode == BPF_IMM)
1309                         return true;
1310
1311                 /* Both LD_IND and LD_ABS return 32-bit data. */
1312                 if (t != SRC_OP)
1313                         return  false;
1314
1315                 /* Implicit ctx ptr. */
1316                 if (regno == BPF_REG_6)
1317                         return true;
1318
1319                 /* Explicit source could be any width. */
1320                 return true;
1321         }
1322
1323         if (class == BPF_ST)
1324                 /* The only source register for BPF_ST is a ptr. */
1325                 return true;
1326
1327         /* Conservatively return true at default. */
1328         return true;
1329 }
1330
1331 /* Return TRUE if INSN doesn't have explicit value define. */
1332 static bool insn_no_def(struct bpf_insn *insn)
1333 {
1334         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1335
1336         return (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32 ||
1337                 class == BPF_STX || class == BPF_ST);
1338 }
1339
1340 /* Return TRUE if INSN has defined any 32-bit value explicitly. */
1341 static bool insn_has_def32(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1342 {
1343         if (insn_no_def(insn))
1344                 return false;
1345
1346         return !is_reg64(env, insn, insn->dst_reg, NULL, DST_OP);
1347 }
1348
1349 static void mark_insn_zext(struct bpf_verifier_env *env,
1350                            struct bpf_reg_state *reg)
1351 {
1352         s32 def_idx = reg->subreg_def;
1353
1354         if (def_idx == DEF_NOT_SUBREG)
1355                 return;
1356
1357         env->insn_aux_data[def_idx - 1].zext_dst = true;
1358         /* The dst will be zero extended, so won't be sub-register anymore. */
1359         reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1360 }
1361
1362 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1363                          enum reg_arg_type t)
1364 {
1365         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1366         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1367         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + env->insn_idx;
1368         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
1369         bool rw64;
1370
1371         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
1372                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
1373                 return -EINVAL;
1374         }
1375
1376         reg = &regs[regno];
1377         rw64 = is_reg64(env, insn, regno, reg, t);
1378         if (t == SRC_OP) {
1379                 /* check whether register used as source operand can be read */
1380                 if (reg->type == NOT_INIT) {
1381                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
1382                         return -EACCES;
1383                 }
1384                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
1385                 if (regno == BPF_REG_FP)
1386                         return 0;
1387
1388                 if (rw64)
1389                         mark_insn_zext(env, reg);
1390
1391                 return mark_reg_read(env, reg, reg->parent,
1392                                      rw64 ? REG_LIVE_READ64 : REG_LIVE_READ32);
1393         } else {
1394                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
1395                 if (regno == BPF_REG_FP) {
1396                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
1397                         return -EACCES;
1398                 }
1399                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1400                 reg->subreg_def = rw64 ? DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
1401                 if (t == DST_OP)
1402                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1403         }
1404         return 0;
1405 }
1406
1407 /* for any branch, call, exit record the history of jmps in the given state */
1408 static int push_jmp_history(struct bpf_verifier_env *env,
1409                             struct bpf_verifier_state *cur)
1410 {
1411         u32 cnt = cur->jmp_history_cnt;
1412         struct bpf_idx_pair *p;
1413
1414         cnt++;
1415         p = krealloc(cur->jmp_history, cnt * sizeof(*p), GFP_USER);
1416         if (!p)
1417                 return -ENOMEM;
1418         p[cnt - 1].idx = env->insn_idx;
1419         p[cnt - 1].prev_idx = env->prev_insn_idx;
1420         cur->jmp_history = p;
1421         cur->jmp_history_cnt = cnt;
1422         return 0;
1423 }
1424
1425 /* Backtrack one insn at a time. If idx is not at the top of recorded
1426  * history then previous instruction came from straight line execution.
1427  */
1428 static int get_prev_insn_idx(struct bpf_verifier_state *st, int i,
1429                              u32 *history)
1430 {
1431         u32 cnt = *history;
1432
1433         if (cnt && st->jmp_history[cnt - 1].idx == i) {
1434                 i = st->jmp_history[cnt - 1].prev_idx;
1435                 (*history)--;
1436         } else {
1437                 i--;
1438         }
1439         return i;
1440 }
1441
1442 /* For given verifier state backtrack_insn() is called from the last insn to
1443  * the first insn. Its purpose is to compute a bitmask of registers and
1444  * stack slots that needs precision in the parent verifier state.
1445  */
1446 static int backtrack_insn(struct bpf_verifier_env *env, int idx,
1447                           u32 *reg_mask, u64 *stack_mask)
1448 {
1449         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
1450                 .cb_print       = verbose,
1451                 .private_data   = env,
1452         };
1453         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + idx;
1454         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1455         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1456         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
1457         u32 dreg = 1u << insn->dst_reg;
1458         u32 sreg = 1u << insn->src_reg;
1459         u32 spi;
1460
1461         if (insn->code == 0)
1462                 return 0;
1463         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
1464                 verbose(env, "regs=%x stack=%llx before ", *reg_mask, *stack_mask);
1465                 verbose(env, "%d: ", idx);
1466                 print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
1467         }
1468
1469         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
1470                 if (!(*reg_mask & dreg))
1471                         return 0;
1472                 if (opcode == BPF_MOV) {
1473                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1474                                 /* dreg = sreg
1475                                  * dreg needs precision after this insn
1476                                  * sreg needs precision before this insn
1477                                  */
1478                                 *reg_mask &= ~dreg;
1479                                 *reg_mask |= sreg;
1480                         } else {
1481                                 /* dreg = K
1482                                  * dreg needs precision after this insn.
1483                                  * Corresponding register is already marked
1484                                  * as precise=true in this verifier state.
1485                                  * No further markings in parent are necessary
1486                                  */
1487                                 *reg_mask &= ~dreg;
1488                         }
1489                 } else {
1490                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1491                                 /* dreg += sreg
1492                                  * both dreg and sreg need precision
1493                                  * before this insn
1494                                  */
1495                                 *reg_mask |= sreg;
1496                         } /* else dreg += K
1497                            * dreg still needs precision before this insn
1498                            */
1499                 }
1500         } else if (class == BPF_LDX) {
1501                 if (!(*reg_mask & dreg))
1502                         return 0;
1503                 *reg_mask &= ~dreg;
1504
1505                 /* scalars can only be spilled into stack w/o losing precision.
1506                  * Load from any other memory can be zero extended.
1507                  * The desire to keep that precision is already indicated
1508                  * by 'precise' mark in corresponding register of this state.
1509                  * No further tracking necessary.
1510                  */
1511                 if (insn->src_reg != BPF_REG_FP)
1512                         return 0;
1513                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1514                         return 0;
1515
1516                 /* dreg = *(u64 *)[fp - off] was a fill from the stack.
1517                  * that [fp - off] slot contains scalar that needs to be
1518                  * tracked with precision
1519                  */
1520                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1521                 if (spi >= 64) {
1522                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1523                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1524                         return -EFAULT;
1525                 }
1526                 *stack_mask |= 1ull << spi;
1527         } else if (class == BPF_STX || class == BPF_ST) {
1528                 if (*reg_mask & dreg)
1529                         /* stx & st shouldn't be using _scalar_ dst_reg
1530                          * to access memory. It means backtracking
1531                          * encountered a case of pointer subtraction.
1532                          */
1533                         return -ENOTSUPP;
1534                 /* scalars can only be spilled into stack */
1535                 if (insn->dst_reg != BPF_REG_FP)
1536                         return 0;
1537                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1538                         return 0;
1539                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1540                 if (spi >= 64) {
1541                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1542                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1543                         return -EFAULT;
1544                 }
1545                 if (!(*stack_mask & (1ull << spi)))
1546                         return 0;
1547                 *stack_mask &= ~(1ull << spi);
1548                 if (class == BPF_STX)
1549                         *reg_mask |= sreg;
1550         } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
1551                 if (opcode == BPF_CALL) {
1552                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1553                                 return -ENOTSUPP;
1554                         /* regular helper call sets R0 */
1555                         *reg_mask &= ~1;
1556                         if (*reg_mask & 0x3f) {
1557                                 /* if backtracing was looking for registers R1-R5
1558                                  * they should have been found already.
1559                                  */
1560                                 verbose(env, "BUG regs %x\n", *reg_mask);
1561                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1562                                 return -EFAULT;
1563                         }
1564                 } else if (opcode == BPF_EXIT) {
1565                         return -ENOTSUPP;
1566                 }
1567         } else if (class == BPF_LD) {
1568                 if (!(*reg_mask & dreg))
1569                         return 0;
1570                 *reg_mask &= ~dreg;
1571                 /* It's ld_imm64 or ld_abs or ld_ind.
1572                  * For ld_imm64 no further tracking of precision
1573                  * into parent is necessary
1574                  */
1575                 if (mode == BPF_IND || mode == BPF_ABS)
1576                         /* to be analyzed */
1577                         return -ENOTSUPP;
1578         }
1579         return 0;
1580 }
1581
1582 /* the scalar precision tracking algorithm:
1583  * . at the start all registers have precise=false.
1584  * . scalar ranges are tracked as normal through alu and jmp insns.
1585  * . once precise value of the scalar register is used in:
1586  *   .  ptr + scalar alu
1587  *   . if (scalar cond K|scalar)
1588  *   .  helper_call(.., scalar, ...) where ARG_CONST is expected
1589  *   backtrack through the verifier states and mark all registers and
1590  *   stack slots with spilled constants that these scalar regisers
1591  *   should be precise.
1592  * . during state pruning two registers (or spilled stack slots)
1593  *   are equivalent if both are not precise.
1594  *
1595  * Note the verifier cannot simply walk register parentage chain,
1596  * since many different registers and stack slots could have been
1597  * used to compute single precise scalar.
1598  *
1599  * The approach of starting with precise=true for all registers and then
1600  * backtrack to mark a register as not precise when the verifier detects
1601  * that program doesn't care about specific value (e.g., when helper
1602  * takes register as ARG_ANYTHING parameter) is not safe.
1603  *
1604  * It's ok to walk single parentage chain of the verifier states.
1605  * It's possible that this backtracking will go all the way till 1st insn.
1606  * All other branches will be explored for needing precision later.
1607  *
1608  * The backtracking needs to deal with cases like:
1609  *   R8=map_value(id=0,off=0,ks=4,vs=1952,imm=0) R9_w=map_value(id=0,off=40,ks=4,vs=1952,imm=0)
1610  * r9 -= r8
1611  * r5 = r9
1612  * if r5 > 0x79f goto pc+7
1613  *    R5_w=inv(id=0,umax_value=1951,var_off=(0x0; 0x7ff))
1614  * r5 += 1
1615  * ...
1616  * call bpf_perf_event_output#25
1617  *   where .arg5_type = ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO
1618  *
1619  * and this case:
1620  * r6 = 1
1621  * call foo // uses callee's r6 inside to compute r0
1622  * r0 += r6
1623  * if r0 == 0 goto
1624  *
1625  * to track above reg_mask/stack_mask needs to be independent for each frame.
1626  *
1627  * Also if parent's curframe > frame where backtracking started,
1628  * the verifier need to mark registers in both frames, otherwise callees
1629  * may incorrectly prune callers. This is similar to
1630  * commit 7640ead93924 ("bpf: verifier: make sure callees don't prune with caller differences")
1631  *
1632  * For now backtracking falls back into conservative marking.
1633  */
1634 static void mark_all_scalars_precise(struct bpf_verifier_env *env,
1635                                      struct bpf_verifier_state *st)
1636 {
1637         struct bpf_func_state *func;
1638         struct bpf_reg_state *reg;
1639         int i, j;
1640
1641         /* big hammer: mark all scalars precise in this path.
1642          * pop_stack may still get !precise scalars.
1643          */
1644         for (; st; st = st->parent)
1645                 for (i = 0; i <= st->curframe; i++) {
1646                         func = st->frame[i];
1647                         for (j = 0; j < BPF_REG_FP; j++) {
1648                                 reg = &func->regs[j];
1649                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1650                                         continue;
1651                                 reg->precise = true;
1652                         }
1653                         for (j = 0; j < func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; j++) {
1654                                 if (func->stack[j].slot_type[0] != STACK_SPILL)
1655                                         continue;
1656                                 reg = &func->stack[j].spilled_ptr;
1657                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1658                                         continue;
1659                                 reg->precise = true;
1660                         }
1661                 }
1662 }
1663
1664 static int __mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1665                                   int spi)
1666 {
1667         struct bpf_verifier_state *st = env->cur_state;
1668         int first_idx = st->first_insn_idx;
1669         int last_idx = env->insn_idx;
1670         struct bpf_func_state *func;
1671         struct bpf_reg_state *reg;
1672         u32 reg_mask = regno >= 0 ? 1u << regno : 0;
1673         u64 stack_mask = spi >= 0 ? 1ull << spi : 0;
1674         bool skip_first = true;
1675         bool new_marks = false;
1676         int i, err;
1677
1678         if (!env->allow_ptr_leaks)
1679                 /* backtracking is root only for now */
1680                 return 0;
1681
1682         func = st->frame[st->curframe];
1683         if (regno >= 0) {
1684                 reg = &func->regs[regno];
1685                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1686                         WARN_ONCE(1, "backtracing misuse");
1687                         return -EFAULT;
1688                 }
1689                 if (!reg->precise)
1690                         new_marks = true;
1691                 else
1692                         reg_mask = 0;
1693                 reg->precise = true;
1694         }
1695
1696         while (spi >= 0) {
1697                 if (func->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
1698                         stack_mask = 0;
1699                         break;
1700                 }
1701                 reg = &func->stack[spi].spilled_ptr;
1702                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1703                         stack_mask = 0;
1704                         break;
1705                 }
1706                 if (!reg->precise)
1707                         new_marks = true;
1708                 else
1709                         stack_mask = 0;
1710                 reg->precise = true;
1711                 break;
1712         }
1713
1714         if (!new_marks)
1715                 return 0;
1716         if (!reg_mask && !stack_mask)
1717                 return 0;
1718         for (;;) {
1719                 DECLARE_BITMAP(mask, 64);
1720                 u32 history = st->jmp_history_cnt;
1721
1722                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
1723                         verbose(env, "last_idx %d first_idx %d\n", last_idx, first_idx);
1724                 for (i = last_idx;;) {
1725                         if (skip_first) {
1726                                 err = 0;
1727                                 skip_first = false;
1728                         } else {
1729                                 err = backtrack_insn(env, i, &reg_mask, &stack_mask);
1730                         }
1731                         if (err == -ENOTSUPP) {
1732                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
1733                                 return 0;
1734                         } else if (err) {
1735                                 return err;
1736                         }
1737                         if (!reg_mask && !stack_mask)
1738                                 /* Found assignment(s) into tracked register in this state.
1739                                  * Since this state is already marked, just return.
1740                                  * Nothing to be tracked further in the parent state.
1741                                  */
1742                                 return 0;
1743                         if (i == first_idx)
1744                                 break;
1745                         i = get_prev_insn_idx(st, i, &history);
1746                         if (i >= env->prog->len) {
1747                                 /* This can happen if backtracking reached insn 0
1748                                  * and there are still reg_mask or stack_mask
1749                                  * to backtrack.
1750                                  * It means the backtracking missed the spot where
1751                                  * particular register was initialized with a constant.
1752                                  */
1753                                 verbose(env, "BUG backtracking idx %d\n", i);
1754                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1755                                 return -EFAULT;
1756                         }
1757                 }
1758                 st = st->parent;
1759                 if (!st)
1760                         break;
1761
1762                 new_marks = false;
1763                 func = st->frame[st->curframe];
1764                 bitmap_from_u64(mask, reg_mask);
1765                 for_each_set_bit(i, mask, 32) {
1766                         reg = &func->regs[i];
1767                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1768                                 reg_mask &= ~(1u << i);
1769                                 continue;
1770                         }
1771                         if (!reg->precise)
1772                                 new_marks = true;
1773                         reg->precise = true;
1774                 }
1775
1776                 bitmap_from_u64(mask, stack_mask);
1777                 for_each_set_bit(i, mask, 64) {
1778                         if (i >= func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE) {
1779                                 /* the sequence of instructions:
1780                                  * 2: (bf) r3 = r10
1781                                  * 3: (7b) *(u64 *)(r3 -8) = r0
1782                                  * 4: (79) r4 = *(u64 *)(r10 -8)
1783                                  * doesn't contain jmps. It's backtracked
1784                                  * as a single block.
1785                                  * During backtracking insn 3 is not recognized as
1786                                  * stack access, so at the end of backtracking
1787                                  * stack slot fp-8 is still marked in stack_mask.
1788                                  * However the parent state may not have accessed
1789                                  * fp-8 and it's "unallocated" stack space.
1790                                  * In such case fallback to conservative.
1791                                  */
1792                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
1793                                 return 0;
1794                         }
1795
1796                         if (func->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
1797                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
1798                                 continue;
1799                         }
1800                         reg = &func->stack[i].spilled_ptr;
1801                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1802                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
1803                                 continue;
1804                         }
1805                         if (!reg->precise)
1806                                 new_marks = true;
1807                         reg->precise = true;
1808                 }
1809                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
1810                         print_verifier_state(env, func);
1811                         verbose(env, "parent %s regs=%x stack=%llx marks\n",
1812                                 new_marks ? "didn't have" : "already had",
1813                                 reg_mask, stack_mask);
1814                 }
1815
1816                 if (!reg_mask && !stack_mask)
1817                         break;
1818                 if (!new_marks)
1819                         break;
1820
1821                 last_idx = st->last_insn_idx;
1822                 first_idx = st->first_insn_idx;
1823         }
1824         return 0;
1825 }
1826
1827 static int mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1828 {
1829         return __mark_chain_precision(env, regno, -1);
1830 }
1831
1832 static int mark_chain_precision_stack(struct bpf_verifier_env *env, int spi)
1833 {
1834         return __mark_chain_precision(env, -1, spi);
1835 }
1836
1837 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
1838 {
1839         switch (type) {
1840         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1841         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
1842         case PTR_TO_STACK:
1843         case PTR_TO_CTX:
1844         case PTR_TO_PACKET:
1845         case PTR_TO_PACKET_META:
1846         case PTR_TO_PACKET_END:
1847         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1848         case CONST_PTR_TO_MAP:
1849         case PTR_TO_SOCKET:
1850         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1851         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
1852         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
1853         case PTR_TO_TCP_SOCK:
1854         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
1855         case PTR_TO_XDP_SOCK:
1856                 return true;
1857         default:
1858                 return false;
1859         }
1860 }
1861
1862 /* Does this register contain a constant zero? */
1863 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
1864 {
1865         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1866 }
1867
1868 static bool register_is_const(struct bpf_reg_state *reg)
1869 {
1870         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off);
1871 }
1872
1873 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
1874                                const struct bpf_reg_state *reg)
1875 {
1876         if (allow_ptr_leaks)
1877                 return false;
1878
1879         return reg->type != SCALAR_VALUE;
1880 }
1881
1882 static void save_register_state(struct bpf_func_state *state,
1883                                 int spi, struct bpf_reg_state *reg)
1884 {
1885         int i;
1886
1887         state->stack[spi].spilled_ptr = *reg;
1888         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1889
1890         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1891                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
1892 }
1893
1894 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
1895  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
1896  */
1897 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
1898                              struct bpf_func_state *state, /* func where register points to */
1899                              int off, int size, int value_regno, int insn_idx)
1900 {
1901         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
1902         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
1903         u32 dst_reg = env->prog->insnsi[insn_idx].dst_reg;
1904         struct bpf_reg_state *reg = NULL;
1905
1906         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
1907                                  state->acquired_refs, true);
1908         if (err)
1909                 return err;
1910         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
1911          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
1912          */
1913         if (!env->allow_ptr_leaks &&
1914             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1915             size != BPF_REG_SIZE) {
1916                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
1917                 return -EACCES;
1918         }
1919
1920         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
1921         if (value_regno >= 0)
1922                 reg = &cur->regs[value_regno];
1923         if (!env->allow_ptr_leaks) {
1924                 bool sanitize = reg && is_spillable_regtype(reg->type);
1925
1926                 for (i = 0; i < size; i++) {
1927                         if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_INVALID) {
1928                                 sanitize = true;
1929                                 break;
1930                         }
1931                 }
1932
1933                 if (sanitize)
1934                         env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_spill = true;
1935         }
1936
1937         if (reg && size == BPF_REG_SIZE && register_is_const(reg) &&
1938             !register_is_null(reg) && env->allow_ptr_leaks) {
1939                 if (dst_reg != BPF_REG_FP) {
1940                         /* The backtracking logic can only recognize explicit
1941                          * stack slot address like [fp - 8]. Other spill of
1942                          * scalar via different register has to be conervative.
1943                          * Backtrack from here and mark all registers as precise
1944                          * that contributed into 'reg' being a constant.
1945                          */
1946                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
1947                         if (err)
1948                                 return err;
1949                 }
1950                 save_register_state(state, spi, reg);
1951         } else if (reg && is_spillable_regtype(reg->type)) {
1952                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
1953                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1954                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
1955                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1956                         return -EACCES;
1957                 }
1958                 if (state != cur && reg->type == PTR_TO_STACK) {
1959                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
1960                         return -EINVAL;
1961                 }
1962                 save_register_state(state, spi, reg);
1963         } else {
1964                 u8 type = STACK_MISC;
1965
1966                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
1967                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
1968                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
1969                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
1970                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1971                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
1972
1973                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
1974                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
1975                  * when stack slots are partially written.
1976                  * This heuristic means that read propagation will be
1977                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
1978                  * to stack slots all the way to first state when programs
1979                  * writes+reads less than 8 bytes
1980                  */
1981                 if (size == BPF_REG_SIZE)
1982                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1983
1984                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
1985                 if (reg && register_is_null(reg)) {
1986                         /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
1987                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
1988                         if (err)
1989                                 return err;
1990                         type = STACK_ZERO;
1991                 }
1992
1993                 /* Mark slots affected by this stack write. */
1994                 for (i = 0; i < size; i++)
1995                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
1996                                 type;
1997         }
1998         return 0;
1999 }
2000
2001 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
2002                             struct bpf_func_state *reg_state /* func where register points to */,
2003                             int off, int size, int value_regno)
2004 {
2005         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2006         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2007         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2008         struct bpf_reg_state *reg;
2009         u8 *stype;
2010
2011         if (reg_state->allocated_stack <= slot) {
2012                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
2013                         off, size);
2014                 return -EACCES;
2015         }
2016         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
2017         reg = &reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
2018
2019         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
2020                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2021                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2022                                 verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
2023                                 verbose(env, "invalid size of register fill\n");
2024                                 return -EACCES;
2025                         }
2026                         if (value_regno >= 0) {
2027                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
2028                                 state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2029                         }
2030                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2031                         return 0;
2032                 }
2033                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
2034                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
2035                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
2036                                 return -EACCES;
2037                         }
2038                 }
2039
2040                 if (value_regno >= 0) {
2041                         /* restore register state from stack */
2042                         state->regs[value_regno] = *reg;
2043                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
2044                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
2045                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
2046                          */
2047                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2048                 } else if (__is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg)) {
2049                         /* If value_regno==-1, the caller is asking us whether
2050                          * it is acceptable to use this value as a SCALAR_VALUE
2051                          * (e.g. for XADD).
2052                          * We must not allow unprivileged callers to do that
2053                          * with spilled pointers.
2054                          */
2055                         verbose(env, "leaking pointer from stack off %d\n",
2056                                 off);
2057                         return -EACCES;
2058                 }
2059                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2060         } else {
2061                 int zeros = 0;
2062
2063                 for (i = 0; i < size; i++) {
2064                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC)
2065                                 continue;
2066                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO) {
2067                                 zeros++;
2068                                 continue;
2069                         }
2070                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
2071                                 off, i, size);
2072                         return -EACCES;
2073                 }
2074                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2075                 if (value_regno >= 0) {
2076                         if (zeros == size) {
2077                                 /* any size read into register is zero extended,
2078                                  * so the whole register == const_zero
2079                                  */
2080                                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[value_regno]);
2081                                 /* backtracking doesn't support STACK_ZERO yet,
2082                                  * so mark it precise here, so that later
2083                                  * backtracking can stop here.
2084                                  * Backtracking may not need this if this register
2085                                  * doesn't participate in pointer adjustment.
2086                                  * Forward propagation of precise flag is not
2087                                  * necessary either. This mark is only to stop
2088                                  * backtracking. Any register that contributed
2089                                  * to const 0 was marked precise before spill.
2090                                  */
2091                                 state->regs[value_regno].precise = true;
2092                         } else {
2093                                 /* have read misc data from the stack */
2094                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
2095                         }
2096                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2097                 }
2098         }
2099         return 0;
2100 }
2101
2102 static int check_stack_access(struct bpf_verifier_env *env,
2103                               const struct bpf_reg_state *reg,
2104                               int off, int size)
2105 {
2106         /* Stack accesses must be at a fixed offset, so that we
2107          * can determine what type of data were returned. See
2108          * check_stack_read().
2109          */
2110         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
2111                 char tn_buf[48];
2112
2113                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2114                 verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d\n",
2115                         tn_buf, off, size);
2116                 return -EACCES;
2117         }
2118
2119         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
2120                 verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
2121                 return -EACCES;
2122         }
2123
2124         return 0;
2125 }
2126
2127 static int check_map_access_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2128                                  int off, int size, enum bpf_access_type type)
2129 {
2130         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2131         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2132         u32 cap = bpf_map_flags_to_cap(map);
2133
2134         if (type == BPF_WRITE && !(cap & BPF_MAP_CAN_WRITE)) {
2135                 verbose(env, "write into map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2136                         map->value_size, off, size);
2137                 return -EACCES;
2138         }
2139
2140         if (type == BPF_READ && !(cap & BPF_MAP_CAN_READ)) {
2141                 verbose(env, "read from map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2142                         map->value_size, off, size);
2143                 return -EACCES;
2144         }
2145
2146         return 0;
2147 }
2148
2149 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
2150 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2151                               int size, bool zero_size_allowed)
2152 {
2153         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2154         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2155
2156         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2157             off + size > map->value_size) {
2158                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2159                         map->value_size, off, size);
2160                 return -EACCES;
2161         }
2162         return 0;
2163 }
2164
2165 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
2166 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2167                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
2168 {
2169         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2170         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2171         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
2172         int err;
2173
2174         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
2175          * need to try adding each of min_value and max_value to off
2176          * to make sure our theoretical access will be safe.
2177          */
2178         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
2179                 print_verifier_state(env, state);
2180
2181         /* The minimum value is only important with signed
2182          * comparisons where we can't assume the floor of a
2183          * value is 0.  If we are using signed variables for our
2184          * index'es we need to make sure that whatever we use
2185          * will have a set floor within our range.
2186          */
2187         if (reg->smin_value < 0 &&
2188             (reg->smin_value == S64_MIN ||
2189              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
2190               reg->smin_value + off < 0)) {
2191                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2192                         regno);
2193                 return -EACCES;
2194         }
2195         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
2196                                  zero_size_allowed);
2197         if (err) {
2198                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
2199                         regno);
2200                 return err;
2201         }
2202
2203         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
2204          * sure we won't do bad things.
2205          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
2206          */
2207         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
2208                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
2209                         regno);
2210                 return -EACCES;
2211         }
2212         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
2213                                  zero_size_allowed);
2214         if (err)
2215                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
2216                         regno);
2217
2218         if (map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr)) {
2219                 u32 lock = reg->map_ptr->spin_lock_off;
2220
2221                 /* if any part of struct bpf_spin_lock can be touched by
2222                  * load/store reject this program.
2223                  * To check that [x1, x2) overlaps with [y1, y2)
2224                  * it is sufficient to check x1 < y2 && y1 < x2.
2225                  */
2226                 if (reg->smin_value + off < lock + sizeof(struct bpf_spin_lock) &&
2227                      lock < reg->umax_value + off + size) {
2228                         verbose(env, "bpf_spin_lock cannot be accessed directly by load/store\n");
2229                         return -EACCES;
2230                 }
2231         }
2232         return err;
2233 }
2234
2235 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
2236
2237 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
2238                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
2239                                        enum bpf_access_type t)
2240 {
2241         switch (env->prog->type) {
2242         /* Program types only with direct read access go here! */
2243         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
2244         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
2245         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
2246         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
2247         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
2248         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
2249                 if (t == BPF_WRITE)
2250                         return false;
2251                 /* fallthrough */
2252
2253         /* Program types with direct read + write access go here! */
2254         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2255         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2256         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
2257         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
2258         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
2259         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
2260                 if (meta)
2261                         return meta->pkt_access;
2262
2263                 env->seen_direct_write = true;
2264                 return true;
2265
2266         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
2267                 if (t == BPF_WRITE)
2268                         env->seen_direct_write = true;
2269
2270                 return true;
2271
2272         default:
2273                 return false;
2274         }
2275 }
2276
2277 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2278                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
2279 {
2280         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2281         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2282
2283         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2284             (u64)off + size > reg->range) {
2285                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
2286                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
2287                 return -EACCES;
2288         }
2289         return 0;
2290 }
2291
2292 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2293                                int size, bool zero_size_allowed)
2294 {
2295         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2296         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2297         int err;
2298
2299         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
2300          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
2301          * offset.
2302          */
2303
2304         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
2305          * detail to prove they're safe.
2306          */
2307         if (reg->smin_value < 0) {
2308                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2309                         regno);
2310                 return -EACCES;
2311         }
2312         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
2313         if (err) {
2314                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
2315                 return err;
2316         }
2317
2318         /* __check_packet_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
2319          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
2320          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
2321          * that __check_packet_access would have rejected this pkt access.
2322          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
2323          */
2324         env->prog->aux->max_pkt_offset =
2325                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
2326                       off + reg->umax_value + size - 1);
2327
2328         return err;
2329 }
2330
2331 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
2332 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
2333                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
2334 {
2335         struct bpf_insn_access_aux info = {
2336                 .reg_type = *reg_type,
2337         };
2338
2339         if (env->ops->is_valid_access &&
2340             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
2341                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
2342                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
2343                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
2344                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
2345                  * will only allow for whole field access and rejects any other
2346                  * type of narrower access.
2347                  */
2348                 *reg_type = info.reg_type;
2349
2350                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
2351                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
2352                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
2353                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
2354                 return 0;
2355         }
2356
2357         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
2358         return -EACCES;
2359 }
2360
2361 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
2362                                   int size)
2363 {
2364         if (size < 0 || off < 0 ||
2365             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
2366                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
2367                         off, size);
2368                 return -EACCES;
2369         }
2370         return 0;
2371 }
2372
2373 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
2374                              u32 regno, int off, int size,
2375                              enum bpf_access_type t)
2376 {
2377         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2378         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2379         struct bpf_insn_access_aux info = {};
2380         bool valid;
2381
2382         if (reg->smin_value < 0) {
2383                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2384                         regno);
2385                 return -EACCES;
2386         }
2387
2388         switch (reg->type) {
2389         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2390                 valid = bpf_sock_common_is_valid_access(off, size, t, &info);
2391                 break;
2392         case PTR_TO_SOCKET:
2393                 valid = bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2394                 break;
2395         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2396                 valid = bpf_tcp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2397                 break;
2398         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2399                 valid = bpf_xdp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2400                 break;
2401         default:
2402                 valid = false;
2403         }
2404
2405
2406         if (valid) {
2407                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size =
2408                         info.ctx_field_size;
2409                 return 0;
2410         }
2411
2412         verbose(env, "R%d invalid %s access off=%d size=%d\n",
2413                 regno, reg_type_str[reg->type], off, size);
2414
2415         return -EACCES;
2416 }
2417
2418 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2419 {
2420         return cur_regs(env) + regno;
2421 }
2422
2423 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2424 {
2425         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
2426 }
2427
2428 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2429 {
2430         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2431
2432         return reg->type == PTR_TO_CTX;
2433 }
2434
2435 static bool is_sk_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2436 {
2437         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2438
2439         return type_is_sk_pointer(reg->type);
2440 }
2441
2442 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2443 {
2444         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2445
2446         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
2447 }
2448
2449 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2450 {
2451         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2452
2453         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
2454         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
2455 }
2456
2457 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2458                                    const struct bpf_reg_state *reg,
2459                                    int off, int size, bool strict)
2460 {
2461         struct tnum reg_off;
2462         int ip_align;
2463
2464         /* Byte size accesses are always allowed. */
2465         if (!strict || size == 1)
2466                 return 0;
2467
2468         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
2469          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
2470          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
2471          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
2472          * to this code only in strict mode where we want to emulate
2473          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
2474          * unconditional IP align value of '2'.
2475          */
2476         ip_align = 2;
2477
2478         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
2479         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2480                 char tn_buf[48];
2481
2482                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2483                 verbose(env,
2484                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
2485                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
2486                 return -EACCES;
2487         }
2488
2489         return 0;
2490 }
2491
2492 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2493                                        const struct bpf_reg_state *reg,
2494                                        const char *pointer_desc,
2495                                        int off, int size, bool strict)
2496 {
2497         struct tnum reg_off;
2498
2499         /* Byte size accesses are always allowed. */
2500         if (!strict || size == 1)
2501                 return 0;
2502
2503         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
2504         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2505                 char tn_buf[48];
2506
2507                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2508                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
2509                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
2510                 return -EACCES;
2511         }
2512
2513         return 0;
2514 }
2515
2516 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2517                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
2518                                int size, bool strict_alignment_once)
2519 {
2520         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
2521         const char *pointer_desc = "";
2522
2523         switch (reg->type) {
2524         case PTR_TO_PACKET:
2525         case PTR_TO_PACKET_META:
2526                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
2527                  * right in front, treat it the very same way.
2528                  */
2529                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
2530         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
2531                 pointer_desc = "flow keys ";
2532                 break;
2533         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2534                 pointer_desc = "value ";
2535                 break;
2536         case PTR_TO_CTX:
2537                 pointer_desc = "context ";
2538                 break;
2539         case PTR_TO_STACK:
2540                 pointer_desc = "stack ";
2541                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
2542                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
2543                  * aligned.
2544                  */
2545                 strict = true;
2546                 break;
2547         case PTR_TO_SOCKET:
2548                 pointer_desc = "sock ";
2549                 break;
2550         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2551                 pointer_desc = "sock_common ";
2552                 break;
2553         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2554                 pointer_desc = "tcp_sock ";
2555                 break;
2556         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2557                 pointer_desc = "xdp_sock ";
2558                 break;
2559         default:
2560                 break;
2561         }
2562         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
2563                                            strict);
2564 }
2565
2566 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2567                               const struct bpf_func_state *func,
2568                               int off)
2569 {
2570         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
2571
2572         if (stack >= -off)
2573                 return 0;
2574
2575         /* update known max for given subprogram */
2576         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
2577         return 0;
2578 }
2579
2580 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
2581  * and recursively walk all callees that given function can call.
2582  * Ignore jump and exit insns.
2583  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
2584  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
2585  */
2586 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
2587 {
2588         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
2589         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
2590         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
2591         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
2592         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
2593
2594 process_func:
2595         /* protect against potential stack overflow that might happen when
2596          * bpf2bpf calls get combined with tailcalls. Limit the caller's stack
2597          * depth for such case down to 256 so that the worst case scenario
2598          * would result in 8k stack size (32 which is tailcall limit * 256 =
2599          * 8k).
2600          *
2601          * To get the idea what might happen, see an example:
2602          * func1 -> sub rsp, 128
2603          *  subfunc1 -> sub rsp, 256
2604          *  tailcall1 -> add rsp, 256
2605          *   func2 -> sub rsp, 192 (total stack size = 128 + 192 = 320)
2606          *   subfunc2 -> sub rsp, 64
2607          *   subfunc22 -> sub rsp, 128
2608          *   tailcall2 -> add rsp, 128
2609          *    func3 -> sub rsp, 32 (total stack size 128 + 192 + 64 + 32 = 416)
2610          *
2611          * tailcall will unwind the current stack frame but it will not get rid
2612          * of caller's stack as shown on the example above.
2613          */
2614         if (idx && subprog[idx].has_tail_call && depth >= 256) {
2615                 verbose(env,
2616                         "tail_calls are not allowed when call stack of previous frames is %d bytes. Too large\n",
2617                         depth);
2618                 return -EACCES;
2619         }
2620         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
2621          * of interpreter stack size
2622          */
2623         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2624         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
2625                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
2626                         frame + 1, depth);
2627                 return -EACCES;
2628         }
2629 continue_func:
2630         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
2631         for (; i < subprog_end; i++) {
2632                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
2633                         continue;
2634                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
2635                         continue;
2636                 /* remember insn and function to return to */
2637                 ret_insn[frame] = i + 1;
2638                 ret_prog[frame] = idx;
2639
2640                 /* find the callee */
2641                 i = i + insn[i].imm + 1;
2642                 idx = find_subprog(env, i);
2643                 if (idx < 0) {
2644                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2645                                   i);
2646                         return -EFAULT;
2647                 }
2648                 frame++;
2649                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
2650                         verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep !\n",
2651                                 frame);
2652                         return -E2BIG;
2653                 }
2654                 goto process_func;
2655         }
2656         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
2657          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
2658          */
2659         if (frame == 0)
2660                 return 0;
2661         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2662         frame--;
2663         i = ret_insn[frame];
2664         idx = ret_prog[frame];
2665         goto continue_func;
2666 }
2667
2668 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
2669 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2670                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
2671 {
2672         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
2673
2674         subprog = find_subprog(env, start);
2675         if (subprog < 0) {
2676                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2677                           start);
2678                 return -EFAULT;
2679         }
2680         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
2681 }
2682 #endif
2683
2684 static int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
2685                          const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
2686 {
2687         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
2688          * its original, unmodified form.
2689          */
2690
2691         if (reg->off) {
2692                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
2693                         regno, reg->off);
2694                 return -EACCES;
2695         }
2696
2697         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2698                 char tn_buf[48];
2699
2700                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2701                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
2702                 return -EACCES;
2703         }
2704
2705         return 0;
2706 }
2707
2708 static int check_tp_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
2709                                   const struct bpf_reg_state *reg,
2710                                   int regno, int off, int size)
2711 {
2712         if (off < 0) {
2713                 verbose(env,
2714                         "R%d invalid tracepoint buffer access: off=%d, size=%d",
2715                         regno, off, size);
2716                 return -EACCES;
2717         }
2718         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2719                 char tn_buf[48];
2720
2721                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2722                 verbose(env,
2723                         "R%d invalid variable buffer offset: off=%d, var_off=%s",
2724                         regno, off, tn_buf);
2725                 return -EACCES;
2726         }
2727         if (off + size > env->prog->aux->max_tp_access)
2728                 env->prog->aux->max_tp_access = off + size;
2729
2730         return 0;
2731 }
2732
2733
2734 /* truncate register to smaller size (in bytes)
2735  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
2736  */
2737 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
2738 {
2739         u64 mask;
2740
2741         /* clear high bits in bit representation */
2742         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
2743
2744         /* fix arithmetic bounds */
2745         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
2746         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
2747                 reg->umin_value &= mask;
2748                 reg->umax_value &= mask;
2749         } else {
2750                 reg->umin_value = 0;
2751                 reg->umax_value = mask;
2752         }
2753         reg->smin_value = reg->umin_value;
2754         reg->smax_value = reg->umax_value;
2755 }
2756
2757 static bool bpf_map_is_rdonly(const struct bpf_map *map)
2758 {
2759         return (map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) && map->frozen;
2760 }
2761
2762 static int bpf_map_direct_read(struct bpf_map *map, int off, int size, u64 *val)
2763 {
2764         void *ptr;
2765         u64 addr;
2766         int err;
2767
2768         err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
2769         if (err)
2770                 return err;
2771         ptr = (void *)(long)addr + off;
2772
2773         switch (size) {
2774         case sizeof(u8):
2775                 *val = (u64)*(u8 *)ptr;
2776                 break;
2777         case sizeof(u16):
2778                 *val = (u64)*(u16 *)ptr;
2779                 break;
2780         case sizeof(u32):
2781                 *val = (u64)*(u32 *)ptr;
2782                 break;
2783         case sizeof(u64):
2784                 *val = *(u64 *)ptr;
2785                 break;
2786         default:
2787                 return -EINVAL;
2788         }
2789         return 0;
2790 }
2791
2792 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
2793  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
2794  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
2795  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
2796  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
2797  */
2798 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
2799                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
2800                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
2801 {
2802         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2803         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
2804         struct bpf_func_state *state;
2805         int size, err = 0;
2806
2807         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
2808         if (size < 0)
2809                 return size;
2810
2811         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
2812         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
2813         if (err)
2814                 return err;
2815
2816         /* for access checks, reg->off is just part of off */
2817         off += reg->off;
2818
2819         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
2820                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2821                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2822                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
2823                         return -EACCES;
2824                 }
2825                 err = check_map_access_type(env, regno, off, size, t);
2826                 if (err)
2827                         return err;
2828                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
2829                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
2830                         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
2831
2832                         /* if map is read-only, track its contents as scalars */
2833                         if (tnum_is_const(reg->var_off) &&
2834                             bpf_map_is_rdonly(map) &&
2835                             map->ops->map_direct_value_addr) {
2836                                 int map_off = off + reg->var_off.value;
2837                                 u64 val = 0;
2838
2839                                 err = bpf_map_direct_read(map, map_off, size,
2840                                                           &val);
2841                                 if (err)
2842                                         return err;
2843
2844                                 regs[value_regno].type = SCALAR_VALUE;
2845                                 __mark_reg_known(&regs[value_regno], val);
2846                         } else {
2847                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2848                         }
2849                 }
2850         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
2851                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
2852
2853                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2854                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2855                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
2856                         return -EACCES;
2857                 }
2858
2859                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
2860                 if (err < 0)
2861                         return err;
2862
2863                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
2864                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
2865                         /* ctx access returns either a scalar, or a
2866                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
2867                          * case, we know the offset is zero.
2868                          */
2869                         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
2870                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2871                         } else {
2872                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
2873                                                     value_regno);
2874                                 if (reg_type_may_be_null(reg_type))
2875                                         regs[value_regno].id = ++env->id_gen;
2876                                 /* A load of ctx field could have different
2877                                  * actual load size with the one encoded in the
2878                                  * insn. When the dst is PTR, it is for sure not
2879                                  * a sub-register.
2880                                  */
2881                                 regs[value_regno].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
2882                         }
2883                         regs[value_regno].type = reg_type;
2884                 }
2885
2886         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
2887                 off += reg->var_off.value;
2888                 err = check_stack_access(env, reg, off, size);
2889                 if (err)
2890                         return err;
2891
2892                 state = func(env, reg);
2893                 err = update_stack_depth(env, state, off);
2894                 if (err)
2895                         return err;
2896
2897                 if (t == BPF_WRITE)
2898                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
2899                                                 value_regno, insn_idx);
2900                 else
2901                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
2902                                                value_regno);
2903         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
2904                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
2905                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
2906                         return -EACCES;
2907                 }
2908                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2909                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2910                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
2911                                 value_regno);
2912                         return -EACCES;
2913                 }
2914                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
2915                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2916                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2917         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
2918                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2919                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2920                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
2921                                 value_regno);
2922                         return -EACCES;
2923                 }
2924
2925                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
2926                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2927                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2928         } else if (type_is_sk_pointer(reg->type)) {
2929                 if (t == BPF_WRITE) {
2930                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
2931                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
2932                         return -EACCES;
2933                 }
2934                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
2935                 if (!err && value_regno >= 0)
2936                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2937         } else if (reg->type == PTR_TO_TP_BUFFER) {
2938                 err = check_tp_buffer_access(env, reg, regno, off, size);
2939                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2940                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2941         } else {
2942                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
2943                         reg_type_str[reg->type]);
2944                 return -EACCES;
2945         }
2946
2947         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
2948             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
2949                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
2950                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
2951         }
2952         return err;
2953 }
2954
2955 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
2956 {
2957         int err;
2958
2959         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
2960             insn->imm != 0) {
2961                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
2962                 return -EINVAL;
2963         }
2964
2965         /* check src1 operand */
2966         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2967         if (err)
2968                 return err;
2969
2970         /* check src2 operand */
2971         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2972         if (err)
2973                 return err;
2974
2975         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2976                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
2977                 return -EACCES;
2978         }
2979
2980         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
2981             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
2982             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg) ||
2983             is_sk_reg(env, insn->dst_reg)) {
2984                 verbose(env, "BPF_XADD stores into R%d %s is not allowed\n",
2985                         insn->dst_reg,
2986                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
2987                 return -EACCES;
2988         }
2989
2990         /* check whether atomic_add can read the memory */
2991         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2992                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1, true);
2993         if (err)
2994                 return err;
2995
2996         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
2997         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2998                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
2999 }
3000
3001 static int __check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3002                                   int off, int access_size,
3003                                   bool zero_size_allowed)
3004 {
3005         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3006
3007         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
3008             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
3009                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3010                         verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
3011                                 regno, off, access_size);
3012                 } else {
3013                         char tn_buf[48];
3014
3015                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3016                         verbose(env, "invalid stack type R%d var_off=%s access_size=%d\n",
3017                                 regno, tn_buf, access_size);
3018                 }
3019                 return -EACCES;
3020         }
3021         return 0;
3022 }
3023
3024 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
3025  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
3026  * and all elements of stack are initialized.
3027  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
3028  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
3029  */
3030 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3031                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
3032                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
3033 {
3034         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3035         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
3036         int err, min_off, max_off, i, j, slot, spi;
3037
3038         if (reg->type != PTR_TO_STACK) {
3039                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
3040                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
3041                     register_is_null(reg))
3042                         return 0;
3043
3044                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
3045                         reg_type_str[reg->type],
3046                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
3047                 return -EACCES;
3048         }
3049
3050         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3051                 min_off = max_off = reg->var_off.value + reg->off;
3052                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
3053                                              zero_size_allowed);
3054                 if (err)
3055                         return err;
3056         } else {
3057                 /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for
3058                  * simplicity since it requires corresponding support in
3059                  * Spectre masking for stack ALU.
3060                  * See also retrieve_ptr_limit().
3061                  */
3062                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
3063                         char tn_buf[48];
3064
3065                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3066                         verbose(env, "R%d indirect variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
3067                                 regno, tn_buf);
3068                         return -EACCES;
3069                 }
3070                 /* Only initialized buffer on stack is allowed to be accessed
3071                  * with variable offset. With uninitialized buffer it's hard to
3072                  * guarantee that whole memory is marked as initialized on
3073                  * helper return since specific bounds are unknown what may
3074                  * cause uninitialized stack leaking.
3075                  */
3076                 if (meta && meta->raw_mode)
3077                         meta = NULL;
3078
3079                 if (reg->smax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF ||
3080                     reg->smax_value <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
3081                         verbose(env, "R%d unbounded indirect variable offset stack access\n",
3082                                 regno);
3083                         return -EACCES;
3084                 }
3085                 min_off = reg->smin_value + reg->off;
3086                 max_off = reg->smax_value + reg->off;
3087                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
3088                                              zero_size_allowed);
3089                 if (err) {
3090                         verbose(env, "R%d min value is outside of stack bound\n",
3091                                 regno);
3092                         return err;
3093                 }
3094                 err = __check_stack_boundary(env, regno, max_off, access_size,
3095                                              zero_size_allowed);
3096                 if (err) {
3097                         verbose(env, "R%d max value is outside of stack bound\n",
3098                                 regno);
3099                         return err;
3100                 }
3101         }
3102
3103         if (meta && meta->raw_mode) {
3104                 meta->access_size = access_size;
3105                 meta->regno = regno;
3106                 return 0;
3107         }
3108
3109         for (i = min_off; i < max_off + access_size; i++) {
3110                 u8 *stype;
3111
3112                 slot = -i - 1;
3113                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
3114                 if (state->allocated_stack <= slot)
3115                         goto err;
3116                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
3117                 if (*stype == STACK_MISC)
3118                         goto mark;
3119                 if (*stype == STACK_ZERO) {
3120                         /* helper can write anything into the stack */
3121                         *stype = STACK_MISC;
3122                         goto mark;
3123                 }
3124                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
3125                     state->stack[spi].spilled_ptr.type == SCALAR_VALUE) {
3126                         __mark_reg_unknown(env, &state->stack[spi].spilled_ptr);
3127                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
3128                                 state->stack[spi].slot_type[j] = STACK_MISC;
3129                         goto mark;
3130                 }
3131
3132 err:
3133                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3134                         verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
3135                                 min_off, i - min_off, access_size);
3136                 } else {
3137                         char tn_buf[48];
3138
3139                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3140                         verbose(env, "invalid indirect read from stack var_off %s+%d size %d\n",
3141                                 tn_buf, i - min_off, access_size);
3142                 }
3143                 return -EACCES;
3144 mark:
3145                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
3146                  * the whole slot to be marked as 'read'
3147                  */
3148                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
3149                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
3150                               REG_LIVE_READ64);
3151         }
3152         return update_stack_depth(env, state, min_off);
3153 }
3154
3155 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3156                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
3157                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
3158 {
3159         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3160
3161         switch (reg->type) {
3162         case PTR_TO_PACKET:
3163         case PTR_TO_PACKET_META:
3164                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
3165                                            zero_size_allowed);
3166         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3167                 if (check_map_access_type(env, regno, reg->off, access_size,
3168                                           meta && meta->raw_mode ? BPF_WRITE :
3169                                           BPF_READ))
3170                         return -EACCES;
3171                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
3172                                         zero_size_allowed);
3173         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
3174                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
3175                                             zero_size_allowed, meta);
3176         }
3177 }
3178
3179 /* Implementation details:
3180  * bpf_map_lookup returns PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
3181  * Two bpf_map_lookups (even with the same key) will have different reg->id.
3182  * For traditional PTR_TO_MAP_VALUE the verifier clears reg->id after
3183  * value_or_null->value transition, since the verifier only cares about
3184  * the range of access to valid map value pointer and doesn't care about actual
3185  * address of the map element.
3186  * For maps with 'struct bpf_spin_lock' inside map value the verifier keeps
3187  * reg->id > 0 after value_or_null->value transition. By doing so
3188  * two bpf_map_lookups will be considered two different pointers that
3189  * point to different bpf_spin_locks.
3190  * The verifier allows taking only one bpf_spin_lock at a time to avoid
3191  * dead-locks.
3192  * Since only one bpf_spin_lock is allowed the checks are simpler than
3193  * reg_is_refcounted() logic. The verifier needs to remember only
3194  * one spin_lock instead of array of acquired_refs.
3195  * cur_state->active_spin_lock remembers which map value element got locked
3196  * and clears it after bpf_spin_unlock.
3197  */
3198 static int process_spin_lock(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3199                              bool is_lock)
3200 {
3201         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3202         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
3203         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
3204         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3205         u64 val = reg->var_off.value;
3206
3207         if (reg->type != PTR_TO_MAP_VALUE) {
3208                 verbose(env, "R%d is not a pointer to map_value\n", regno);
3209                 return -EINVAL;
3210         }
3211         if (!is_const) {
3212                 verbose(env,
3213                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_spin_lock has to be at the constant offset\n",
3214                         regno);
3215                 return -EINVAL;
3216         }
3217         if (!map->btf) {
3218                 verbose(env,
3219                         "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_spin_lock\n",
3220                         map->name);
3221                 return -EINVAL;
3222         }
3223         if (!map_value_has_spin_lock(map)) {
3224                 if (map->spin_lock_off == -E2BIG)
3225                         verbose(env,
3226                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_spin_lock'\n",
3227                                 map->name);
3228                 else if (map->spin_lock_off == -ENOENT)
3229                         verbose(env,
3230                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_spin_lock'\n",
3231                                 map->name);
3232                 else
3233                         verbose(env,
3234                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_spin_lock is mangled\n",
3235                                 map->name);
3236                 return -EINVAL;
3237         }
3238         if (map->spin_lock_off != val + reg->off) {
3239                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_spin_lock'\n",
3240                         val + reg->off);
3241                 return -EINVAL;
3242         }
3243         if (is_lock) {
3244                 if (cur->active_spin_lock) {
3245                         verbose(env,
3246                                 "Locking two bpf_spin_locks are not allowed\n");
3247                         return -EINVAL;
3248                 }
3249                 cur->active_spin_lock = reg->id;
3250         } else {
3251                 if (!cur->active_spin_lock) {
3252                         verbose(env, "bpf_spin_unlock without taking a lock\n");
3253                         return -EINVAL;
3254                 }
3255                 if (cur->active_spin_lock != reg->id) {
3256                         verbose(env, "bpf_spin_unlock of different lock\n");
3257                         return -EINVAL;
3258                 }
3259                 cur->active_spin_lock = 0;
3260         }
3261         return 0;
3262 }
3263
3264 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
3265 {
3266         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
3267                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
3268                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3269 }
3270
3271 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
3272 {
3273         return type == ARG_CONST_SIZE ||
3274                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
3275 }
3276
3277 static bool arg_type_is_int_ptr(enum bpf_arg_type type)
3278 {
3279         return type == ARG_PTR_TO_INT ||
3280                type == ARG_PTR_TO_LONG;
3281 }
3282
3283 static int int_ptr_type_to_size(enum bpf_arg_type type)
3284 {
3285         if (type == ARG_PTR_TO_INT)
3286                 return sizeof(u32);
3287         else if (type == ARG_PTR_TO_LONG)
3288                 return sizeof(u64);
3289
3290         return -EINVAL;
3291 }
3292
3293 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3294                           enum bpf_arg_type arg_type,
3295                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
3296 {
3297         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3298         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
3299         int err = 0;
3300
3301         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
3302                 return 0;
3303
3304         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
3305         if (err)
3306                 return err;
3307
3308         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
3309                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
3310                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
3311                                 regno);
3312                         return -EACCES;
3313                 }
3314                 return 0;
3315         }
3316
3317         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
3318             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
3319                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
3320                 return -EACCES;
3321         }
3322
3323         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
3324             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3325             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE ||
3326             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
3327                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3328                 if (register_is_null(reg) &&
3329                     arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3330                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3331                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3332                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3333                          type != expected_type)
3334                         goto err_type;
3335         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
3336                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
3337                 expected_type = SCALAR_VALUE;
3338                 if (type != expected_type)
3339                         goto err_type;
3340         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3341                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
3342                 if (type != expected_type)
3343                         goto err_type;
3344         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
3345                 expected_type = PTR_TO_CTX;
3346                 if (type != expected_type)
3347                         goto err_type;
3348                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
3349                 if (err < 0)
3350                         return err;
3351         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON) {
3352                 expected_type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
3353                 /* Any sk pointer can be ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON */
3354                 if (!type_is_sk_pointer(type))
3355                         goto err_type;
3356                 if (reg->ref_obj_id) {
3357                         if (meta->ref_obj_id) {
3358                                 verbose(env, "verifier internal error: more than one arg with ref_obj_id R%d %u %u\n",
3359                                         regno, reg->ref_obj_id,
3360                                         meta->ref_obj_id);
3361                                 return -EFAULT;
3362                         }
3363                         meta->ref_obj_id = reg->ref_obj_id;
3364                 }
3365         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCKET) {
3366                 expected_type = PTR_TO_SOCKET;
3367                 if (type != expected_type)
3368                         goto err_type;
3369         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK) {
3370                 if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_lock) {
3371                         if (process_spin_lock(env, regno, true))
3372                                 return -EACCES;
3373                 } else if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_unlock) {
3374                         if (process_spin_lock(env, regno, false))
3375                                 return -EACCES;
3376                 } else {
3377                         verbose(env, "verifier internal error\n");
3378                         return -EFAULT;
3379                 }
3380         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
3381                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3382                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
3383                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
3384                  * happens during stack boundary checking.
3385                  */
3386                 if (register_is_null(reg) &&
3387                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
3388                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3389                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3390                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3391                          type != expected_type)
3392                         goto err_type;
3393                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3394         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3395                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3396                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3397                     type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3398                     type != expected_type)
3399                         goto err_type;
3400         } else {
3401                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
3402                 return -EFAULT;
3403         }
3404
3405         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3406                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
3407                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
3408         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
3409                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
3410                  * check that [key, key + map->key_size) are within
3411                  * stack limits and initialized
3412                  */
3413                 if (!meta->map_ptr) {
3414                         /* in function declaration map_ptr must come before
3415                          * map_key, so that it's verified and known before
3416                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
3417                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
3418                          */
3419                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
3420                         return -EACCES;
3421                 }
3422                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3423                                               meta->map_ptr->key_size, false,
3424                                               NULL);
3425         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3426                    (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
3427                     !register_is_null(reg)) ||
3428                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
3429                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
3430                  * check [value, value + map->value_size) validity
3431                  */
3432                 if (!meta->map_ptr) {
3433                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
3434                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
3435                         return -EACCES;
3436                 }
3437                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
3438                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3439                                               meta->map_ptr->value_size, false,
3440                                               meta);
3441         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
3442                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
3443
3444                 /* remember the mem_size which may be used later
3445                  * to refine return values.
3446                  */
3447                 meta->msize_max_value = reg->umax_value;
3448
3449                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
3450                  * happens using its boundaries.
3451                  */
3452                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
3453                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
3454                          * mode so that the program is required to
3455                          * initialize all the memory that the helper could
3456                          * just partially fill up.
3457                          */
3458                         meta = NULL;
3459
3460                 if (reg->smin_value < 0) {
3461                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
3462                                 regno);
3463                         return -EACCES;
3464                 }
3465
3466                 if (reg->umin_value == 0) {
3467                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
3468                                                       zero_size_allowed,
3469                                                       meta);
3470                         if (err)
3471                                 return err;
3472                 }
3473
3474                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
3475                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
3476                                 regno);
3477                         return -EACCES;
3478                 }
3479                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
3480                                               reg->umax_value,
3481                                               zero_size_allowed, meta);
3482                 if (!err)
3483                         err = mark_chain_precision(env, regno);
3484         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3485                 int size = int_ptr_type_to_size(arg_type);
3486
3487                 err = check_helper_mem_access(env, regno, size, false, meta);
3488                 if (err)
3489                         return err;
3490                 err = check_ptr_alignment(env, reg, 0, size, true);
3491         }
3492
3493         return err;
3494 err_type:
3495         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
3496                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
3497         return -EACCES;
3498 }
3499
3500 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
3501                                         struct bpf_map *map, int func_id)
3502 {
3503         if (!map)
3504                 return 0;
3505
3506         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
3507         switch (map->map_type) {
3508         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
3509                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
3510                         goto error;
3511                 break;
3512         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
3513                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
3514                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
3515                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
3516                         goto error;
3517                 break;
3518         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
3519                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
3520                         goto error;
3521                 break;
3522         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
3523                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
3524                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
3525                         goto error;
3526                 break;
3527         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
3528         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
3529                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
3530                         goto error;
3531                 break;
3532         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
3533         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH:
3534                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
3535                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3536                         goto error;
3537                 break;
3538         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
3539          * appear.
3540          */
3541         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
3542                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
3543                         goto error;
3544                 break;
3545         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
3546                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
3547                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3548                         goto error;
3549                 break;
3550         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
3551         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
3552                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3553                         goto error;
3554                 break;
3555         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
3556                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
3557                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
3558                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3559                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map)
3560                         goto error;
3561                 break;
3562         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
3563                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
3564                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
3565                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3566                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash)
3567                         goto error;
3568                 break;
3569         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
3570                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
3571                         goto error;
3572                 break;
3573         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
3574         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
3575                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
3576                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
3577                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
3578                         goto error;
3579                 break;
3580         case BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE:
3581                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_storage_get &&
3582                     func_id != BPF_FUNC_sk_storage_delete)
3583                         goto error;
3584                 break;
3585         default:
3586                 break;
3587         }
3588
3589         /* ... and second from the function itself. */
3590         switch (func_id) {
3591         case BPF_FUNC_tail_call:
3592                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
3593                         goto error;
3594                 if (env->subprog_cnt > 1) {
3595                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in programs with bpf-to-bpf calls\n");
3596                         return -EINVAL;
3597                 }
3598                 break;
3599         case BPF_FUNC_perf_event_read:
3600         case BPF_FUNC_perf_event_output:
3601         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
3602                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
3603                         goto error;
3604                 break;
3605         case BPF_FUNC_get_stackid:
3606                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
3607                         goto error;
3608                 break;
3609         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
3610         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
3611                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
3612                         goto error;
3613                 break;
3614         case BPF_FUNC_redirect_map:
3615                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
3616                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH &&
3617                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
3618                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
3619                         goto error;
3620                 break;
3621         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
3622         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
3623         case BPF_FUNC_sock_map_update:
3624                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
3625                         goto error;
3626                 break;
3627         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
3628         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
3629         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
3630                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
3631                         goto error;
3632                 break;
3633         case BPF_FUNC_get_local_storage:
3634                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
3635                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
3636                         goto error;
3637                 break;
3638         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
3639                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY)
3640                         goto error;
3641                 break;
3642         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
3643         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
3644         case BPF_FUNC_map_push_elem:
3645                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
3646                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
3647                         goto error;
3648                 break;
3649         case BPF_FUNC_sk_storage_get:
3650         case BPF_FUNC_sk_storage_delete:
3651                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE)
3652                         goto error;
3653                 break;
3654         default:
3655                 break;
3656         }
3657
3658         return 0;
3659 error:
3660         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
3661                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
3662         return -EINVAL;
3663 }
3664
3665 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3666 {
3667         int count = 0;
3668
3669         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3670                 count++;
3671         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3672                 count++;
3673         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3674                 count++;
3675         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3676                 count++;
3677         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3678                 count++;
3679
3680         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
3681          * which is sufficient for the helper functions we have
3682          * right now.
3683          */
3684         return count <= 1;
3685 }
3686
3687 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
3688                                     enum bpf_arg_type arg_next)
3689 {
3690         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3691                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
3692                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3693                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
3694 }
3695
3696 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3697 {
3698         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
3699          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
3700          * to be paired, so make sure there's no buggy
3701          * helper function specification.
3702          */
3703         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
3704             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
3705             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
3706             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
3707             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
3708             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
3709                 return false;
3710
3711         return true;
3712 }
3713
3714 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3715 {
3716         int count = 0;
3717
3718         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg1_type))
3719                 count++;
3720         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg2_type))
3721                 count++;
3722         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg3_type))
3723                 count++;
3724         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg4_type))
3725                 count++;
3726         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg5_type))
3727                 count++;
3728
3729         /* A reference acquiring function cannot acquire
3730          * another refcounted ptr.
3731          */
3732         if (is_acquire_function(func_id) && count)
3733                 return false;
3734
3735         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
3736          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
3737          */
3738         return count <= 1;
3739 }
3740
3741 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3742 {
3743         return check_raw_mode_ok(fn) &&
3744                check_arg_pair_ok(fn) &&
3745                check_refcount_ok(fn, func_id) ? 0 : -EINVAL;
3746 }
3747
3748 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
3749  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
3750  */
3751 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
3752                                      struct bpf_func_state *state)
3753 {
3754         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3755         int i;
3756
3757         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3758                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
3759                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3760
3761         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3762                 if (!reg)
3763                         continue;
3764                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
3765                         __mark_reg_unknown(env, reg);
3766         }
3767 }
3768
3769 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
3770 {
3771         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3772         int i;
3773
3774         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3775                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
3776 }
3777
3778 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
3779                                    struct bpf_func_state *state,
3780                                    int ref_obj_id)
3781 {
3782         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3783         int i;
3784
3785         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3786                 if (regs[i].ref_obj_id == ref_obj_id)
3787                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3788
3789         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3790                 if (!reg)
3791                         continue;
3792                 if (reg->ref_obj_id == ref_obj_id)
3793                         __mark_reg_unknown(env, reg);
3794         }
3795 }
3796
3797 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
3798  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
3799  */
3800 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
3801                              int ref_obj_id)
3802 {
3803         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3804         int err;
3805         int i;
3806
3807         err = release_reference_state(cur_func(env), ref_obj_id);
3808         if (err)
3809                 return err;
3810
3811         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3812                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], ref_obj_id);
3813
3814         return 0;
3815 }
3816
3817 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
3818                            int *insn_idx)
3819 {
3820         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
3821         struct bpf_func_state *caller, *callee;
3822         int i, err, subprog, target_insn;
3823
3824         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
3825                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
3826                         state->curframe + 2);
3827                 return -E2BIG;
3828         }
3829
3830         target_insn = *insn_idx + insn->imm;
3831         subprog = find_subprog(env, target_insn + 1);
3832         if (subprog < 0) {
3833                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3834                         target_insn + 1);
3835                 return -EFAULT;
3836         }
3837
3838         caller = state->frame[state->curframe];
3839         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
3840                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
3841                         state->curframe + 1);
3842                 return -EFAULT;
3843         }
3844
3845         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
3846         if (!callee)
3847                 return -ENOMEM;
3848         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
3849
3850         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
3851          * into its own stack before reading from it.
3852          * callee can read/write into caller's stack
3853          */
3854         init_func_state(env, callee,
3855                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
3856                         *insn_idx /* callsite */,
3857                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
3858                         subprog /* subprog number within this prog */);
3859
3860         /* Transfer references to the callee */
3861         err = transfer_reference_state(callee, caller);
3862         if (err)
3863                 return err;
3864
3865         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
3866          * pointers, which connects us up to the liveness chain
3867          */
3868         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
3869                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
3870
3871         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
3872         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3873                 mark_reg_not_init(env, caller->regs, caller_saved[i]);
3874                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3875         }
3876
3877         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
3878         state->curframe++;
3879
3880         /* and go analyze first insn of the callee */
3881         *insn_idx = target_insn;
3882
3883         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
3884                 verbose(env, "caller:\n");
3885                 print_verifier_state(env, caller);
3886                 verbose(env, "callee:\n");
3887                 print_verifier_state(env, callee);
3888         }
3889         return 0;
3890 }
3891
3892 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
3893 {
3894         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
3895         struct bpf_func_state *caller, *callee;
3896         struct bpf_reg_state *r0;
3897         int err;
3898
3899         callee = state->frame[state->curframe];
3900         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
3901         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
3902                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
3903                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
3904                  * since these pointers are valid. Only current stack
3905                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
3906                  * but let's be conservative
3907                  */
3908                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
3909                 return -EINVAL;
3910         }
3911
3912         state->curframe--;
3913         caller = state->frame[state->curframe];
3914         /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
3915         caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
3916
3917         /* Transfer references to the caller */
3918         err = transfer_reference_state(caller, callee);
3919         if (err)
3920                 return err;
3921
3922         *insn_idx = callee->callsite + 1;
3923         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
3924                 verbose(env, "returning from callee:\n");
3925                 print_verifier_state(env, callee);
3926                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
3927                 print_verifier_state(env, caller);
3928         }
3929         /* clear everything in the callee */
3930         free_func_state(callee);
3931         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
3932         return 0;
3933 }
3934
3935 static int do_refine_retval_range(struct bpf_verifier_env *env,
3936                                   struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
3937                                   int func_id, struct bpf_call_arg_meta *meta)
3938 {
3939         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
3940         struct bpf_reg_state tmp_reg = *ret_reg;
3941         bool ret;
3942
3943         if (ret_type != RET_INTEGER ||
3944             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
3945              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str))
3946                 return 0;
3947
3948         /* Error case where ret is in interval [S32MIN, -1]. */
3949         ret_reg->smin_value = S32_MIN;
3950         ret_reg->smax_value = -1;
3951
3952         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
3953         __reg_bound_offset(ret_reg);
3954         __update_reg_bounds(ret_reg);
3955
3956         ret = push_stack(env, env->insn_idx + 1, env->insn_idx, false);
3957         if (!ret)
3958                 return -EFAULT;
3959
3960         *ret_reg = tmp_reg;
3961
3962         /* Success case where ret is in range [0, msize_max_value]. */
3963         ret_reg->smin_value = 0;
3964         ret_reg->smax_value = meta->msize_max_value;
3965         ret_reg->umin_value = ret_reg->smin_value;
3966         ret_reg->umax_value = ret_reg->smax_value;
3967
3968         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
3969         __reg_bound_offset(ret_reg);
3970         __update_reg_bounds(ret_reg);
3971
3972         return 0;
3973 }
3974
3975 static int
3976 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
3977                 int func_id, int insn_idx)
3978 {
3979         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
3980         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
3981
3982         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
3983             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
3984             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
3985             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3986             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
3987             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
3988             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem)
3989                 return 0;
3990
3991         if (map == NULL) {
3992                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
3993                 return -EINVAL;
3994         }
3995
3996         /* In case of read-only, some additional restrictions
3997          * need to be applied in order to prevent altering the
3998          * state of the map from program side.
3999          */
4000         if ((map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) &&
4001             (func_id == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
4002              func_id == BPF_FUNC_map_update_elem ||
4003              func_id == BPF_FUNC_map_push_elem ||
4004              func_id == BPF_FUNC_map_pop_elem)) {
4005                 verbose(env, "write into map forbidden\n");
4006                 return -EACCES;
4007         }
4008
4009         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_state))
4010                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
4011                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
4012         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_state) != meta->map_ptr)
4013                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
4014                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
4015         return 0;
4016 }
4017
4018 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
4019 {
4020         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
4021         int i;
4022
4023         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
4024                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
4025                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
4026         }
4027         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
4028 }
4029
4030 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
4031 {
4032         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
4033         struct bpf_reg_state *regs;
4034         struct bpf_call_arg_meta meta;
4035         bool changes_data;
4036         int i, err;
4037
4038         /* find function prototype */
4039         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
4040                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
4041                         func_id);
4042                 return -EINVAL;
4043         }
4044
4045         if (env->ops->get_func_proto)
4046                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
4047         if (!fn) {
4048                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
4049                         func_id);
4050                 return -EINVAL;
4051         }
4052
4053         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
4054         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
4055                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
4056                 return -EINVAL;
4057         }
4058
4059         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
4060         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
4061         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
4062                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
4063                         func_id_name(func_id), func_id);
4064                 return -EINVAL;
4065         }
4066
4067         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
4068         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
4069
4070         err = check_func_proto(fn, func_id);
4071         if (err) {
4072                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
4073                         func_id_name(func_id), func_id);
4074                 return err;
4075         }
4076
4077         meta.func_id = func_id;
4078         /* check args */
4079         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
4080         if (err)
4081                 return err;
4082         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
4083         if (err)
4084                 return err;
4085         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
4086         if (err)
4087                 return err;
4088         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
4089         if (err)
4090                 return err;
4091         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
4092         if (err)
4093                 return err;
4094
4095         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
4096         if (err)
4097                 return err;
4098
4099         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
4100          * is inferred from register state.
4101          */
4102         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
4103                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
4104                                        BPF_WRITE, -1, false);
4105                 if (err)
4106                         return err;
4107         }
4108
4109         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
4110                 err = check_reference_leak(env);
4111                 if (err) {
4112                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
4113                         return err;
4114                 }
4115         } else if (is_release_function(func_id)) {
4116                 err = release_reference(env, meta.ref_obj_id);
4117                 if (err) {
4118                         verbose(env, "func %s#%d reference has not been acquired before\n",
4119                                 func_id_name(func_id), func_id);
4120                         return err;
4121                 }
4122         }
4123
4124         regs = cur_regs(env);
4125
4126         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
4127          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
4128          */
4129         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
4130             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
4131                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
4132                 return -EINVAL;
4133         }
4134
4135         /* reset caller saved regs */
4136         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
4137                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
4138                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
4139         }
4140
4141         /* helper call returns 64-bit value. */
4142         regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4143
4144         /* update return register (already marked as written above) */
4145         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
4146                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
4147                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
4148         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
4149                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
4150         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
4151                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4152                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
4153                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4154                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
4155                  * can check 'value_size' boundary of memory access
4156                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
4157                  */
4158                 if (meta.map_ptr == NULL) {
4159                         verbose(env,
4160                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
4161                         return -EINVAL;
4162                 }
4163                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
4164                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4165                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
4166                         if (map_value_has_spin_lock(meta.map_ptr))
4167                                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4168                 } else {
4169                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
4170                         regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4171                 }
4172         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
4173                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4174                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
4175                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4176         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
4177                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4178                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL;
4179                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4180         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
4181                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4182                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
4183                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4184         } else {
4185                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
4186                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
4187                 return -EINVAL;
4188         }
4189
4190         if (is_ptr_cast_function(func_id)) {
4191                 /* For release_reference() */
4192                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = meta.ref_obj_id;
4193         } else if (is_acquire_function(func_id)) {
4194                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
4195
4196                 if (id < 0)
4197                         return id;
4198                 /* For mark_ptr_or_null_reg() */
4199                 regs[BPF_REG_0].id = id;
4200                 /* For release_reference() */
4201                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = id;
4202         }
4203
4204         err = do_refine_retval_range(env, regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
4205         if (err)
4206                 return err;
4207
4208         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
4209         if (err)
4210                 return err;
4211
4212         if (func_id == BPF_FUNC_get_stack && !env->prog->has_callchain_buf) {
4213                 const char *err_str;
4214
4215 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
4216                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
4217                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
4218 #else
4219                 err = -ENOTSUPP;
4220                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
4221 #endif
4222                 if (err) {
4223                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
4224                         return err;
4225                 }
4226
4227                 env->prog->has_callchain_buf = true;
4228         }
4229
4230         if (changes_data)
4231                 clear_all_pkt_pointers(env);
4232         return 0;
4233 }
4234
4235 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
4236 {
4237         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
4238         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
4239
4240         if (b < 0)
4241                 return res > a;
4242         return res < a;
4243 }
4244
4245 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
4246 {
4247         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
4248         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
4249
4250         if (b < 0)
4251                 return res < a;
4252         return res > a;
4253 }
4254
4255 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
4256                                   const struct bpf_reg_state *reg,
4257                                   enum bpf_reg_type type)
4258 {
4259         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
4260         s64 val = reg->var_off.value;
4261         s64 smin = reg->smin_value;
4262
4263         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
4264                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
4265                         reg_type_str[type], val);
4266                 return false;
4267         }
4268
4269         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4270                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
4271                         reg_type_str[type], reg->off);
4272                 return false;
4273         }
4274
4275         if (smin == S64_MIN) {
4276                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
4277                         reg_type_str[type]);
4278                 return false;
4279         }
4280
4281         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4282                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
4283                         smin, reg_type_str[type]);
4284                 return false;
4285         }
4286
4287         return true;
4288 }
4289
4290 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
4291 {
4292         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
4293 }
4294
4295 enum {
4296         REASON_BOUNDS   = -1,
4297         REASON_TYPE     = -2,
4298         REASON_PATHS    = -3,
4299         REASON_LIMIT    = -4,
4300         REASON_STACK    = -5,
4301 };
4302
4303 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4304                               u32 *alu_limit, bool mask_to_left)
4305 {
4306         u32 max = 0, ptr_limit = 0;
4307
4308         switch (ptr_reg->type) {
4309         case PTR_TO_STACK:
4310                 /* Offset 0 is out-of-bounds, but acceptable start for the
4311                  * left direction, see BPF_REG_FP. Also, unknown scalar
4312                  * offset where we would need to deal with min/max bounds is
4313                  * currently prohibited for unprivileged.
4314                  */
4315                 max = MAX_BPF_STACK + mask_to_left;
4316                 ptr_limit = -(ptr_reg->var_off.value + ptr_reg->off);
4317                 break;
4318         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4319                 max = ptr_reg->map_ptr->value_size;
4320                 ptr_limit = (mask_to_left ?
4321                              ptr_reg->smin_value :
4322                              ptr_reg->umax_value) + ptr_reg->off;
4323                 break;
4324         default:
4325                 return REASON_TYPE;
4326         }
4327
4328         if (ptr_limit >= max)
4329                 return REASON_LIMIT;
4330         *alu_limit = ptr_limit;
4331         return 0;
4332 }
4333
4334 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
4335                                     const struct bpf_insn *insn)
4336 {
4337         return env->allow_ptr_leaks || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
4338 }
4339
4340 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
4341                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
4342 {
4343         /* If we arrived here from different branches with different
4344          * state or limits to sanitize, then this won't work.
4345          */
4346         if (aux->alu_state &&
4347             (aux->alu_state != alu_state ||
4348              aux->alu_limit != alu_limit))
4349                 return REASON_PATHS;
4350
4351         /* Corresponding fixup done in fixup_bpf_calls(). */
4352         aux->alu_state = alu_state;
4353         aux->alu_limit = alu_limit;
4354         return 0;
4355 }
4356
4357 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4358                             struct bpf_insn *insn)
4359 {
4360         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
4361
4362         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4363                 return 0;
4364
4365         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
4366 }
4367
4368 static bool sanitize_needed(u8 opcode)
4369 {
4370         return opcode == BPF_ADD || opcode == BPF_SUB;
4371 }
4372
4373 struct bpf_sanitize_info {
4374         struct bpf_insn_aux_data aux;
4375         bool mask_to_left;
4376 };
4377
4378 static struct bpf_verifier_state *
4379 sanitize_speculative_path(struct bpf_verifier_env *env,
4380                           const struct bpf_insn *insn,
4381                           u32 next_idx, u32 curr_idx)
4382 {
4383         struct bpf_verifier_state *branch;
4384         struct bpf_reg_state *regs;
4385
4386         branch = push_stack(env, next_idx, curr_idx, true);
4387         if (branch && insn) {
4388                 regs = branch->frame[branch->curframe]->regs;
4389                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
4390                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4391                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4392                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4393                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->src_reg);
4394                 }
4395         }
4396         return branch;
4397 }
4398
4399 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4400                             struct bpf_insn *insn,
4401                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4402                             const struct bpf_reg_state *off_reg,
4403                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
4404                             struct bpf_sanitize_info *info,
4405                             const bool commit_window)
4406 {
4407         struct bpf_insn_aux_data *aux = commit_window ? cur_aux(env) : &info->aux;
4408         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4409         bool off_is_imm = tnum_is_const(off_reg->var_off);
4410         bool off_is_neg = off_reg->smin_value < 0;
4411         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
4412         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4413         u32 alu_state, alu_limit;
4414         struct bpf_reg_state tmp;
4415         bool ret;
4416         int err;
4417
4418         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4419                 return 0;
4420
4421         /* We already marked aux for masking from non-speculative
4422          * paths, thus we got here in the first place. We only care
4423          * to explore bad access from here.
4424          */
4425         if (vstate->speculative)
4426                 goto do_sim;
4427
4428         if (!commit_window) {
4429                 if (!tnum_is_const(off_reg->var_off) &&
4430                     (off_reg->smin_value < 0) != (off_reg->smax_value < 0))
4431                         return REASON_BOUNDS;
4432
4433                 info->mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
4434                                      (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
4435         }
4436
4437         err = retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, info->mask_to_left);
4438         if (err < 0)
4439                 return err;
4440
4441         if (commit_window) {
4442                 /* In commit phase we narrow the masking window based on
4443                  * the observed pointer move after the simulated operation.
4444                  */
4445                 alu_state = info->aux.alu_state;
4446                 alu_limit = abs(info->aux.alu_limit - alu_limit);
4447         } else {
4448                 alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
4449                 alu_state |= off_is_imm ? BPF_ALU_IMMEDIATE : 0;
4450                 alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
4451                              BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
4452
4453                 /* Limit pruning on unknown scalars to enable deep search for
4454                  * potential masking differences from other program paths.
4455                  */
4456                 if (!off_is_imm)
4457                         env->explore_alu_limits = true;
4458         }
4459
4460         err = update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit);
4461         if (err < 0)
4462                 return err;
4463 do_sim:
4464         /* If we're in commit phase, we're done here given we already
4465          * pushed the truncated dst_reg into the speculative verification
4466          * stack.
4467          *
4468          * Also, when register is a known constant, we rewrite register-based
4469          * operation to immediate-based, and thus do not need masking (and as
4470          * a consequence, do not need to simulate the zero-truncation either).
4471          */
4472         if (commit_window || off_is_imm)
4473                 return 0;
4474
4475         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
4476          * speculative execution from truncation as a result of
4477          * masking when off was not within expected range. If off
4478          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
4479          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
4480          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
4481          * and truncated reg-based in the other in order to explore
4482          * bad access.
4483          */
4484         if (!ptr_is_dst_reg) {
4485                 tmp = *dst_reg;
4486                 *dst_reg = *ptr_reg;
4487         }
4488         ret = sanitize_speculative_path(env, NULL, env->insn_idx + 1,
4489                                         env->insn_idx);
4490         if (!ptr_is_dst_reg && ret)
4491                 *dst_reg = tmp;
4492         return !ret ? REASON_STACK : 0;
4493 }
4494
4495 static void sanitize_mark_insn_seen(struct bpf_verifier_env *env)
4496 {
4497         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4498
4499         /* If we simulate paths under speculation, we don't update the
4500          * insn as 'seen' such that when we verify unreachable paths in
4501          * the non-speculative domain, sanitize_dead_code() can still
4502          * rewrite/sanitize them.
4503          */
4504         if (!vstate->speculative)
4505                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
4506 }
4507
4508 static int sanitize_err(struct bpf_verifier_env *env,
4509                         const struct bpf_insn *insn, int reason,
4510                         const struct bpf_reg_state *off_reg,
4511                         const struct bpf_reg_state *dst_reg)
4512 {
4513         static const char *err = "pointer arithmetic with it prohibited for !root";
4514         const char *op = BPF_OP(insn->code) == BPF_ADD ? "add" : "sub";
4515         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
4516
4517         switch (reason) {
4518         case REASON_BOUNDS:
4519                 verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, %s\n",
4520                         off_reg == dst_reg ? dst : src, err);
4521                 break;
4522         case REASON_TYPE:
4523                 verbose(env, "R%d has pointer with unsupported alu operation, %s\n",
4524                         off_reg == dst_reg ? src : dst, err);
4525                 break;
4526         case REASON_PATHS:
4527                 verbose(env, "R%d tried to %s from different maps, paths or scalars, %s\n",
4528                         dst, op, err);
4529                 break;
4530         case REASON_LIMIT:
4531                 verbose(env, "R%d tried to %s beyond pointer bounds, %s\n",
4532                         dst, op, err);
4533                 break;
4534         case REASON_STACK:
4535                 verbose(env, "R%d could not be pushed for speculative verification, %s\n",
4536                         dst, err);
4537                 break;
4538         default:
4539                 verbose(env, "verifier internal error: unknown reason (%d)\n",
4540                         reason);
4541                 break;
4542         }
4543
4544         return -EACCES;
4545 }
4546
4547 static int sanitize_check_bounds(struct bpf_verifier_env *env,
4548                                  const struct bpf_insn *insn,
4549                                  const struct bpf_reg_state *dst_reg)
4550 {
4551         u32 dst = insn->dst_reg;
4552
4553         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
4554          * in order to be able to sanitize access later on.
4555          */
4556         if (env->allow_ptr_leaks)
4557                 return 0;
4558
4559         switch (dst_reg->type) {
4560         case PTR_TO_STACK:
4561                 if (check_stack_access(env, dst_reg, dst_reg->off +
4562                                        dst_reg->var_off.value, 1)) {
4563                         verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
4564                                 "prohibited for !root\n", dst);
4565                         return -EACCES;
4566                 }
4567                 break;
4568         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4569                 if (check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
4570                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
4571                                 "prohibited for !root\n", dst);
4572                         return -EACCES;
4573                 }
4574                 break;
4575         default:
4576                 break;
4577         }
4578
4579         return 0;
4580 }
4581
4582 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
4583  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
4584  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
4585  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
4586  */
4587 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4588                                    struct bpf_insn *insn,
4589                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4590                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
4591 {
4592         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4593         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4594         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
4595         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
4596         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
4597             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
4598         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
4599             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
4600         struct bpf_sanitize_info info = {};
4601         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4602         u32 dst = insn->dst_reg;
4603         int ret;
4604
4605         dst_reg = &regs[dst];
4606
4607         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
4608             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
4609                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
4610                  * e.g. dead branches.
4611                  */
4612                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
4613                 return 0;
4614         }
4615
4616         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
4617                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
4618                 verbose(env,
4619                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
4620                         dst);
4621                 return -EACCES;
4622         }
4623
4624         switch (ptr_reg->type) {
4625         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
4626                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
4627                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4628                 return -EACCES;
4629         case CONST_PTR_TO_MAP:
4630                 /* smin_val represents the known value */
4631                 if (known && smin_val == 0 && opcode == BPF_ADD)
4632                         break;
4633                 /* fall-through */
4634         case PTR_TO_PACKET_END:
4635         case PTR_TO_SOCKET:
4636         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
4637         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
4638         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
4639         case PTR_TO_TCP_SOCK:
4640         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
4641         case PTR_TO_XDP_SOCK:
4642                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
4643                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4644                 return -EACCES;
4645         default:
4646                 break;
4647         }
4648
4649         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
4650          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
4651          */
4652         dst_reg->type = ptr_reg->type;
4653         dst_reg->id = ptr_reg->id;
4654
4655         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
4656             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
4657                 return -EINVAL;
4658
4659         if (sanitize_needed(opcode)) {
4660                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, off_reg, dst_reg,
4661                                        &info, false);
4662                 if (ret < 0)
4663                         return sanitize_err(env, insn, ret, off_reg, dst_reg);
4664         }
4665
4666         switch (opcode) {
4667         case BPF_ADD:
4668                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
4669                  * the s32 'off' field
4670                  */
4671                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
4672                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
4673                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
4674                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
4675                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
4676                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
4677                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
4678                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
4679                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
4680                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4681                         break;
4682                 }
4683                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
4684                  * == 0, since it's a scalar.
4685                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
4686                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
4687                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
4688                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
4689                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
4690                  * from ptr_reg.
4691                  */
4692                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
4693                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
4694                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4695                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4696                 } else {
4697                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
4698                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
4699                 }
4700                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
4701                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
4702                         dst_reg->umin_value = 0;
4703                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4704                 } else {
4705                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
4706                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
4707                 }
4708                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
4709                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
4710                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4711                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
4712                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
4713                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
4714                         dst_reg->raw = 0;
4715                 }
4716                 break;
4717         case BPF_SUB:
4718                 if (dst_reg == off_reg) {
4719                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
4720                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
4721                                 dst);
4722                         return -EACCES;
4723                 }
4724                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
4725                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
4726                  * be able to deal with it.
4727                  */
4728                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
4729                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
4730                                 dst);
4731                         return -EACCES;
4732                 }
4733                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
4734                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
4735                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
4736                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
4737                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
4738                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
4739                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
4740                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
4741                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
4742                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
4743                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4744                         break;
4745                 }
4746                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
4747                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
4748                  */
4749                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
4750                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
4751                         /* Overflow possible, we know nothing */
4752                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4753                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4754                 } else {
4755                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
4756                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
4757                 }
4758                 if (umin_ptr < umax_val) {
4759                         /* Overflow possible, we know nothing */
4760                         dst_reg->umin_value = 0;
4761                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4762                 } else {
4763                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
4764                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
4765                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
4766                 }
4767                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
4768                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
4769                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4770                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
4771                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
4772                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
4773                         if (smin_val < 0)
4774                                 dst_reg->raw = 0;
4775                 }
4776                 break;
4777         case BPF_AND:
4778         case BPF_OR:
4779         case BPF_XOR:
4780                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
4781                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
4782                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4783                 return -EACCES;
4784         default:
4785                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
4786                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
4787                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4788                 return -EACCES;
4789         }
4790
4791         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
4792                 return -EINVAL;
4793
4794         __update_reg_bounds(dst_reg);
4795         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4796         __reg_bound_offset(dst_reg);
4797
4798         if (sanitize_check_bounds(env, insn, dst_reg) < 0)
4799                 return -EACCES;
4800         if (sanitize_needed(opcode)) {
4801                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, dst_reg, off_reg, dst_reg,
4802                                        &info, true);
4803                 if (ret < 0)
4804                         return sanitize_err(env, insn, ret, off_reg, dst_reg);
4805         }
4806
4807         return 0;
4808 }
4809
4810 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
4811  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
4812  * need extra checks in the 32-bit case.
4813  */
4814 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4815                                       struct bpf_insn *insn,
4816                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
4817                                       struct bpf_reg_state src_reg)
4818 {
4819         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4820         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4821         bool src_known, dst_known;
4822         s64 smin_val, smax_val;
4823         u64 umin_val, umax_val;
4824         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
4825         int ret;
4826
4827         if (insn_bitness == 32) {
4828                 /* Relevant for 32-bit RSH: Information can propagate towards
4829                  * LSB, so it isn't sufficient to only truncate the output to
4830                  * 32 bits.
4831                  */
4832                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
4833                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
4834         }
4835
4836         smin_val = src_reg.smin_value;
4837         smax_val = src_reg.smax_value;
4838         umin_val = src_reg.umin_value;
4839         umax_val = src_reg.umax_value;
4840         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
4841         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
4842
4843         if ((src_known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
4844             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
4845                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
4846                  * e.g. dead branches.
4847                  */
4848                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
4849                 return 0;
4850         }
4851
4852         if (!src_known &&
4853             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
4854                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
4855                 return 0;
4856         }
4857
4858         if (sanitize_needed(opcode)) {
4859                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
4860                 if (ret < 0)
4861                         return sanitize_err(env, insn, ret, NULL, NULL);
4862         }
4863
4864         switch (opcode) {
4865         case BPF_ADD:
4866                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
4867                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
4868                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4869                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4870                 } else {
4871                         dst_reg->smin_value += smin_val;
4872                         dst_reg->smax_value += smax_val;
4873                 }
4874                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
4875                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
4876                         dst_reg->umin_value = 0;
4877                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4878                 } else {
4879                         dst_reg->umin_value += umin_val;
4880                         dst_reg->umax_value += umax_val;
4881                 }
4882                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4883                 break;
4884         case BPF_SUB:
4885                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
4886                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
4887                         /* Overflow possible, we know nothing */
4888                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4889                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4890                 } else {
4891                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
4892                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
4893                 }
4894                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
4895                         /* Overflow possible, we know nothing */
4896                         dst_reg->umin_value = 0;
4897                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4898                 } else {
4899                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
4900                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
4901                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
4902                 }
4903                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4904                 break;
4905         case BPF_MUL:
4906                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4907                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
4908                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
4909                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4910                         __update_reg_bounds(dst_reg);
4911                         break;
4912                 }
4913                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
4914                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
4915                  */
4916                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
4917                         /* Potential overflow, we know nothing */
4918                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4919                         /* (except what we can learn from the var_off) */
4920                         __update_reg_bounds(dst_reg);
4921                         break;
4922                 }
4923                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
4924                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
4925                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
4926                         /* Overflow possible, we know nothing */
4927                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4928                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4929                 } else {
4930                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4931                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4932                 }
4933                 break;
4934         case BPF_AND:
4935                 if (src_known && dst_known) {
4936                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
4937                                                   src_reg.var_off.value);
4938                         break;
4939                 }
4940                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
4941                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
4942                  */
4943                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4944                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
4945                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
4946                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4947                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
4948                          * ain't nobody got time for that.
4949                          */
4950                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4951                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4952                 } else {
4953                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
4954                          * cast result into s64.
4955                          */
4956                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4957                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4958                 }
4959                 /* We may learn something more from the var_off */
4960                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4961                 break;
4962         case BPF_OR:
4963                 if (src_known && dst_known) {
4964                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
4965                                                   src_reg.var_off.value);
4966                         break;
4967                 }
4968                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
4969                  * maximum of the operands' minima
4970                  */
4971                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4972                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
4973                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
4974                                       dst_reg->var_off.mask;
4975                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4976                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
4977                          * ain't nobody got time for that.
4978                          */
4979                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4980                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4981                 } else {
4982                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
4983                          * cast result into s64.
4984                          */
4985                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4986                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4987                 }
4988                 /* We may learn something more from the var_off */
4989                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4990                 break;
4991         case BPF_LSH:
4992                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4993                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4994                          * This includes shifts by a negative number.
4995                          */
4996                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4997                         break;
4998                 }
4999                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
5000                  * up from var_off)
5001                  */
5002                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
5003                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
5004                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
5005                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
5006                         dst_reg->umin_value = 0;
5007                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
5008                 } else {
5009                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
5010                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
5011                 }
5012                 dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
5013                 /* We may learn something more from the var_off */
5014                 __update_reg_bounds(dst_reg);
5015                 break;
5016         case BPF_RSH:
5017                 if (umax_val >= insn_bitness) {
5018                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
5019                          * This includes shifts by a negative number.
5020                          */
5021                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5022                         break;
5023                 }
5024                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
5025                  * be negative, then either:
5026                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
5027                  *    unknown, so we lose our signed bounds
5028                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
5029                  *    signed bounds
5030                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
5031                  *    about the result
5032                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
5033                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
5034                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
5035                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
5036                  * var_off of the result.
5037                  */
5038                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
5039                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
5040                 dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
5041                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
5042                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
5043                 /* We may learn something more from the var_off */
5044                 __update_reg_bounds(dst_reg);
5045                 break;
5046         case BPF_ARSH:
5047                 if (umax_val >= insn_bitness) {
5048                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
5049                          * This includes shifts by a negative number.
5050                          */
5051                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5052                         break;
5053                 }
5054
5055                 /* Upon reaching here, src_known is true and
5056                  * umax_val is equal to umin_val.
5057                  */
5058                 if (insn_bitness == 32) {
5059                         dst_reg->smin_value = (u32)(((s32)dst_reg->smin_value) >> umin_val);
5060                         dst_reg->smax_value = (u32)(((s32)dst_reg->smax_value) >> umin_val);
5061                 } else {
5062                         dst_reg->smin_value >>= umin_val;
5063                         dst_reg->smax_value >>= umin_val;
5064                 }
5065
5066                 dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val,
5067                                                 insn_bitness);
5068
5069                 /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
5070                  * dst_reg var_off to refine the result.
5071                  */
5072                 dst_reg->umin_value = 0;
5073                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
5074                 __update_reg_bounds(dst_reg);
5075                 break;
5076         default:
5077                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5078                 break;
5079         }
5080
5081         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
5082                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
5083                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
5084         }
5085
5086         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
5087         __reg_bound_offset(dst_reg);
5088         return 0;
5089 }
5090
5091 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
5092  * and var_off.
5093  */
5094 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
5095                                    struct bpf_insn *insn)
5096 {
5097         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
5098         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5099         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
5100         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
5101         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5102         int err;
5103
5104         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
5105         src_reg = NULL;
5106         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
5107                 ptr_reg = dst_reg;
5108         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5109                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
5110                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
5111                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
5112                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
5113                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
5114                                  * pointer subtraction
5115                                  */
5116                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
5117                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5118                                         return 0;
5119                                 }
5120                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
5121                                         insn->dst_reg,
5122                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
5123                                 return -EACCES;
5124                         } else {
5125                                 /* scalar += pointer
5126                                  * This is legal, but we have to reverse our
5127                                  * src/dest handling in computing the range
5128                                  */
5129                                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
5130                                 if (err)
5131                                         return err;
5132                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
5133                                                                src_reg, dst_reg);
5134                         }
5135                 } else if (ptr_reg) {
5136                         /* pointer += scalar */
5137                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
5138                         if (err)
5139                                 return err;
5140                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
5141                                                        dst_reg, src_reg);
5142                 }
5143         } else {
5144                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
5145                  * need to be able to read from this state.
5146                  */
5147                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
5148                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
5149                 src_reg = &off_reg;
5150                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
5151                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
5152                                                        ptr_reg, src_reg);
5153         }
5154
5155         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
5156         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
5157                 print_verifier_state(env, state);
5158                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
5159                 return -EINVAL;
5160         }
5161         if (WARN_ON(!src_reg)) {
5162                 print_verifier_state(env, state);
5163                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
5164                 return -EINVAL;
5165         }
5166         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
5167 }
5168
5169 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
5170 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
5171 {
5172         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
5173         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5174         int err;
5175
5176         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
5177                 if (opcode == BPF_NEG) {
5178                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
5179                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
5180                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
5181                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
5182                                 return -EINVAL;
5183                         }
5184                 } else {
5185                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
5186                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
5187                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
5188                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
5189                                 return -EINVAL;
5190                         }
5191                 }
5192
5193                 /* check src operand */
5194                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5195                 if (err)
5196                         return err;
5197
5198                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
5199                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
5200                                 insn->dst_reg);
5201                         return -EACCES;
5202                 }
5203
5204                 /* check dest operand */
5205                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
5206                 if (err)
5207                         return err;
5208
5209         } else if (opcode == BPF_MOV) {
5210
5211                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5212                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
5213                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
5214                                 return -EINVAL;
5215                         }
5216
5217                         /* check src operand */
5218                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5219                         if (err)
5220                                 return err;
5221                 } else {
5222                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
5223                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
5224                                 return -EINVAL;
5225                         }
5226                 }
5227
5228                 /* check dest operand, mark as required later */
5229                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
5230                 if (err)
5231                         return err;
5232
5233                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5234                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
5235                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
5236
5237                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
5238                                 /* case: R1 = R2
5239                                  * copy register state to dest reg
5240                                  */
5241                                 *dst_reg = *src_reg;
5242                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
5243                                 dst_reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
5244                         } else {
5245                                 /* R1 = (u32) R2 */
5246                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
5247                                         verbose(env,
5248                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
5249                                                 insn->src_reg);
5250                                         return -EACCES;
5251                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5252                                         *dst_reg = *src_reg;
5253                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
5254                                         dst_reg->subreg_def = env->insn_idx + 1;
5255                                 } else {
5256                                         mark_reg_unknown(env, regs,
5257                                                          insn->dst_reg);
5258                                 }
5259                                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
5260                         }
5261                 } else {
5262                         /* case: R = imm
5263                          * remember the value we stored into this reg
5264                          */
5265                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
5266                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5267                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
5268                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
5269                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
5270                                                  insn->imm);
5271                         } else {
5272                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
5273                                                  (u32)insn->imm);
5274                         }
5275                 }
5276
5277         } else if (opcode > BPF_END) {
5278                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
5279                 return -EINVAL;
5280
5281         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
5282
5283                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5284                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
5285                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
5286                                 return -EINVAL;
5287                         }
5288                         /* check src1 operand */
5289                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5290                         if (err)
5291                                 return err;
5292                 } else {
5293                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
5294                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
5295                                 return -EINVAL;
5296                         }
5297                 }
5298
5299                 /* check src2 operand */
5300                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5301                 if (err)
5302                         return err;
5303
5304                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
5305                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
5306                         verbose(env, "div by zero\n");
5307                         return -EINVAL;
5308                 }
5309
5310                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
5311                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
5312                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
5313
5314                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
5315                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
5316                                 return -EINVAL;
5317                         }
5318                 }
5319
5320                 /* check dest operand */
5321                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
5322                 if (err)
5323                         return err;
5324
5325                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
5326         }
5327
5328         return 0;
5329 }
5330
5331 static void __find_good_pkt_pointers(struct bpf_func_state *state,
5332                                      struct bpf_reg_state *dst_reg,
5333                                      enum bpf_reg_type type, u16 new_range)
5334 {
5335         struct bpf_reg_state *reg;
5336         int i;
5337
5338         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
5339                 reg = &state->regs[i];
5340                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
5341                         /* keep the maximum range already checked */
5342                         reg->range = max(reg->range, new_range);
5343         }
5344
5345         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5346                 if (!reg)
5347                         continue;
5348                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
5349                         reg->range = max(reg->range, new_range);
5350         }
5351 }
5352
5353 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
5354                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
5355                                    enum bpf_reg_type type,
5356                                    bool range_right_open)
5357 {
5358         u16 new_range;
5359         int i;
5360
5361         if (dst_reg->off < 0 ||
5362             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
5363                 /* This doesn't give us any range */
5364                 return;
5365
5366         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
5367             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
5368                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
5369                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
5370                  */
5371                 return;
5372
5373         new_range = dst_reg->off;
5374         if (range_right_open)
5375                 new_range++;
5376
5377         /* Examples for register markings:
5378          *
5379          * pkt_data in dst register:
5380          *
5381          *   r2 = r3;
5382          *   r2 += 8;
5383          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
5384          *   <access okay>
5385          *
5386          *   r2 = r3;
5387          *   r2 += 8;
5388          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
5389          *   <handle exception>
5390          *
5391          *   Where:
5392          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
5393          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
5394          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
5395          *
5396          * pkt_data in src register:
5397          *
5398          *   r2 = r3;
5399          *   r2 += 8;
5400          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
5401          *   <handle exception>
5402          *
5403          *   r2 = r3;
5404          *   r2 += 8;
5405          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
5406          *   <access okay>
5407          *
5408          *   Where:
5409          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
5410          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
5411          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
5412          *
5413          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
5414          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
5415          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
5416          * the check.
5417          */
5418
5419         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
5420          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
5421          * the range won't allow anything.
5422          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
5423          */
5424         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5425                 __find_good_pkt_pointers(vstate->frame[i], dst_reg, type,
5426                                          new_range);
5427 }
5428
5429 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
5430  * and return:
5431  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
5432  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
5433  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value range [0,10]
5434  */
5435 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode,
5436                            bool is_jmp32)
5437 {
5438         struct bpf_reg_state reg_lo;
5439         s64 sval;
5440
5441         if (__is_pointer_value(false, reg))
5442                 return -1;
5443
5444         if (is_jmp32) {
5445                 reg_lo = *reg;
5446                 reg = &reg_lo;
5447                 /* For JMP32, only low 32 bits are compared, coerce_reg_to_size
5448                  * could truncate high bits and update umin/umax according to
5449                  * information of low bits.
5450                  */
5451                 coerce_reg_to_size(reg, 4);
5452                 /* smin/smax need special handling. For example, after coerce,
5453                  * if smin_value is 0x00000000ffffffffLL, the value is -1 when
5454                  * used as operand to JMP32. It is a negative number from s32's
5455                  * point of view, while it is a positive number when seen as
5456                  * s64. The smin/smax are kept as s64, therefore, when used with
5457                  * JMP32, they need to be transformed into s32, then sign
5458                  * extended back to s64.
5459                  *
5460                  * Also, smin/smax were copied from umin/umax. If umin/umax has
5461                  * different sign bit, then min/max relationship doesn't
5462                  * maintain after casting into s32, for this case, set smin/smax
5463                  * to safest range.
5464                  */
5465                 if ((reg->umax_value ^ reg->umin_value) &
5466                     (1ULL << 31)) {
5467                         reg->smin_value = S32_MIN;
5468                         reg->smax_value = S32_MAX;
5469                 }
5470                 reg->smin_value = (s64)(s32)reg->smin_value;
5471                 reg->smax_value = (s64)(s32)reg->smax_value;
5472
5473                 val = (u32)val;
5474                 sval = (s64)(s32)val;
5475         } else {
5476                 sval = (s64)val;
5477         }
5478
5479         switch (opcode) {
5480         case BPF_JEQ:
5481                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
5482                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
5483                 break;
5484         case BPF_JNE:
5485                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
5486                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
5487                 break;
5488         case BPF_JSET:
5489                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
5490                         return 1;
5491                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
5492                         return 0;
5493                 break;
5494         case BPF_JGT:
5495                 if (reg->umin_value > val)
5496                         return 1;
5497                 else if (reg->umax_value <= val)
5498                         return 0;
5499                 break;
5500         case BPF_JSGT:
5501                 if (reg->smin_value > sval)
5502                         return 1;
5503                 else if (reg->smax_value < sval)
5504                         return 0;
5505                 break;
5506         case BPF_JLT:
5507                 if (reg->umax_value < val)
5508                         return 1;
5509                 else if (reg->umin_value >= val)
5510                         return 0;
5511                 break;
5512         case BPF_JSLT:
5513                 if (reg->smax_value < sval)
5514                         return 1;
5515                 else if (reg->smin_value >= sval)
5516                         return 0;
5517                 break;
5518         case BPF_JGE:
5519                 if (reg->umin_value >= val)
5520                         return 1;
5521                 else if (reg->umax_value < val)
5522                         return 0;
5523                 break;
5524         case BPF_JSGE:
5525                 if (reg->smin_value >= sval)
5526                         return 1;
5527                 else if (reg->smax_value < sval)
5528                         return 0;
5529                 break;
5530         case BPF_JLE:
5531                 if (reg->umax_value <= val)
5532                         return 1;
5533                 else if (reg->umin_value > val)
5534                         return 0;
5535                 break;
5536         case BPF_JSLE:
5537                 if (reg->smax_value <= sval)
5538                         return 1;
5539                 else if (reg->smin_value > sval)
5540                         return 0;
5541                 break;
5542         }
5543
5544         return -1;
5545 }
5546
5547 /* Generate min value of the high 32-bit from TNUM info. */
5548 static u64 gen_hi_min(struct tnum var)
5549 {
5550         return var.value & ~0xffffffffULL;
5551 }
5552
5553 /* Generate max value of the high 32-bit from TNUM info. */
5554 static u64 gen_hi_max(struct tnum var)
5555 {
5556         return (var.value | var.mask) & ~0xffffffffULL;
5557 }
5558
5559 /* Return true if VAL is compared with a s64 sign extended from s32, and they
5560  * are with the same signedness.
5561  */
5562 static bool cmp_val_with_extended_s64(s64 sval, struct bpf_reg_state *reg)
5563 {
5564         return ((s32)sval >= 0 &&
5565                 reg->smin_value >= 0 && reg->smax_value <= S32_MAX) ||
5566                ((s32)sval < 0 &&
5567                 reg->smax_value <= 0 && reg->smin_value >= S32_MIN);
5568 }
5569
5570 /* Constrain the possible values of @reg with unsigned upper bound @bound.
5571  * If @is_exclusive, @bound is an exclusive limit, otherwise it is inclusive.
5572  * If @is_jmp32, @bound is a 32-bit value that only constrains the low 32 bits
5573  * of @reg.
5574  */
5575 static void set_upper_bound(struct bpf_reg_state *reg, u64 bound, bool is_jmp32,
5576                             bool is_exclusive)
5577 {
5578         if (is_exclusive) {
5579                 /* There are no values for `reg` that make `reg<0` true. */
5580                 if (bound == 0)
5581                         return;
5582                 bound--;
5583         }
5584         if (is_jmp32) {
5585                 /* Constrain the register's value in the tnum representation.
5586                  * For 64-bit comparisons this happens later in
5587                  * __reg_bound_offset(), but for 32-bit comparisons, we can be
5588                  * more precise than what can be derived from the updated
5589                  * numeric bounds.
5590                  */
5591                 struct tnum t = tnum_range(0, bound);
5592
5593                 t.mask |= ~0xffffffffULL; /* upper half is unknown */
5594                 reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off, t);
5595
5596                 /* Compute the 64-bit bound from the 32-bit bound. */
5597                 bound += gen_hi_max(reg->var_off);
5598         }
5599         reg->umax_value = min(reg->umax_value, bound);
5600 }
5601
5602 /* Constrain the possible values of @reg with unsigned lower bound @bound.
5603  * If @is_exclusive, @bound is an exclusive limit, otherwise it is inclusive.
5604  * If @is_jmp32, @bound is a 32-bit value that only constrains the low 32 bits
5605  * of @reg.
5606  */
5607 static void set_lower_bound(struct bpf_reg_state *reg, u64 bound, bool is_jmp32,
5608                             bool is_exclusive)
5609 {
5610         if (is_exclusive) {
5611                 /* There are no values for `reg` that make `reg>MAX` true. */
5612                 if (bound == (is_jmp32 ? U32_MAX : U64_MAX))
5613                         return;
5614                 bound++;
5615         }
5616         if (is_jmp32) {
5617                 /* Constrain the register's value in the tnum representation.
5618                  * For 64-bit comparisons this happens later in
5619                  * __reg_bound_offset(), but for 32-bit comparisons, we can be
5620                  * more precise than what can be derived from the updated
5621                  * numeric bounds.
5622                  */
5623                 struct tnum t = tnum_range(bound, U32_MAX);
5624
5625                 t.mask |= ~0xffffffffULL; /* upper half is unknown */
5626                 reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off, t);
5627
5628                 /* Compute the 64-bit bound from the 32-bit bound. */
5629                 bound += gen_hi_min(reg->var_off);
5630         }
5631         reg->umin_value = max(reg->umin_value, bound);
5632 }
5633
5634 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
5635  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
5636  * simply doing a BPF_K check.
5637  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
5638  */
5639 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
5640                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
5641                             u8 opcode, bool is_jmp32)
5642 {
5643         s64 sval;
5644
5645         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
5646          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
5647          * the same object, but we don't bother with that.
5648          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
5649          * only need to check one of them for pointerness.
5650          */
5651         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
5652                 return;
5653
5654         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
5655         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
5656
5657         switch (opcode) {
5658         case BPF_JEQ:
5659         case BPF_JNE:
5660         {
5661                 struct bpf_reg_state *reg =
5662                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
5663
5664                 /* For BPF_JEQ, if this is false we know nothing Jon Snow, but
5665                  * if it is true we know the value for sure. Likewise for
5666                  * BPF_JNE.
5667                  */
5668                 if (is_jmp32) {
5669                         u64 old_v = reg->var_off.value;
5670                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
5671
5672                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
5673                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
5674                 } else {
5675                         __mark_reg_known(reg, val);
5676                 }
5677                 break;
5678         }
5679         case BPF_JSET:
5680                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
5681                                               tnum_const(~val));
5682                 if (is_power_of_2(val))
5683                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
5684                                                     tnum_const(val));
5685                 break;
5686         case BPF_JGE:
5687         case BPF_JGT:
5688         {
5689                 set_upper_bound(false_reg, val, is_jmp32, opcode == BPF_JGE);
5690                 set_lower_bound(true_reg, val, is_jmp32, opcode == BPF_JGT);
5691                 break;
5692         }
5693         case BPF_JSGE:
5694         case BPF_JSGT:
5695         {
5696                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval - 1;
5697                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval + 1 : sval;
5698
5699                 /* If the full s64 was not sign-extended from s32 then don't
5700                  * deduct further info.
5701                  */
5702                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5703                         break;
5704                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
5705                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
5706                 break;
5707         }
5708         case BPF_JLE:
5709         case BPF_JLT:
5710         {
5711                 set_lower_bound(false_reg, val, is_jmp32, opcode == BPF_JLE);
5712                 set_upper_bound(true_reg, val, is_jmp32, opcode == BPF_JLT);
5713                 break;
5714         }
5715         case BPF_JSLE:
5716         case BPF_JSLT:
5717         {
5718                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval + 1;
5719                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval - 1 : sval;
5720
5721                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5722                         break;
5723                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
5724                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
5725                 break;
5726         }
5727         default:
5728                 break;
5729         }
5730
5731         __reg_deduce_bounds(false_reg);
5732         __reg_deduce_bounds(true_reg);
5733         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5734         __reg_bound_offset(false_reg);
5735         __reg_bound_offset(true_reg);
5736         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5737          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5738          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5739          */
5740         __update_reg_bounds(false_reg);
5741         __update_reg_bounds(true_reg);
5742 }
5743
5744 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
5745  * the variable reg.
5746  */
5747 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
5748                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
5749                                 u8 opcode, bool is_jmp32)
5750 {
5751         s64 sval;
5752
5753         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
5754                 return;
5755
5756         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
5757         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
5758
5759         switch (opcode) {
5760         case BPF_JEQ:
5761         case BPF_JNE:
5762         {
5763                 struct bpf_reg_state *reg =
5764                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
5765
5766                 if (is_jmp32) {
5767                         u64 old_v = reg->var_off.value;
5768                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
5769
5770                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
5771                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
5772                 } else {
5773                         __mark_reg_known(reg, val);
5774                 }
5775                 break;
5776         }
5777         case BPF_JSET:
5778                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
5779                                               tnum_const(~val));
5780                 if (is_power_of_2(val))
5781                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
5782                                                     tnum_const(val));
5783                 break;
5784         case BPF_JGE:
5785         case BPF_JGT:
5786         {
5787                 set_lower_bound(false_reg, val, is_jmp32, opcode == BPF_JGE);
5788                 set_upper_bound(true_reg, val, is_jmp32, opcode == BPF_JGT);
5789                 break;
5790         }
5791         case BPF_JSGE:
5792         case BPF_JSGT:
5793         {
5794                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval + 1;
5795                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval - 1 : sval;
5796
5797                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5798                         break;
5799                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
5800                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
5801                 break;
5802         }
5803         case BPF_JLE:
5804         case BPF_JLT:
5805         {
5806                 set_upper_bound(false_reg, val, is_jmp32, opcode == BPF_JLE);
5807                 set_lower_bound(true_reg, val, is_jmp32, opcode == BPF_JLT);
5808                 break;
5809         }
5810         case BPF_JSLE:
5811         case BPF_JSLT:
5812         {
5813                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval - 1;
5814                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval + 1 : sval;
5815
5816                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5817                         break;
5818                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
5819                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
5820                 break;
5821         }
5822         default:
5823                 break;
5824         }
5825
5826         __reg_deduce_bounds(false_reg);
5827         __reg_deduce_bounds(true_reg);
5828         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5829         __reg_bound_offset(false_reg);
5830         __reg_bound_offset(true_reg);
5831         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5832          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5833          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5834          */
5835         __update_reg_bounds(false_reg);
5836         __update_reg_bounds(true_reg);
5837 }
5838
5839 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
5840 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
5841                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
5842 {
5843         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
5844                                                         dst_reg->umin_value);
5845         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
5846                                                         dst_reg->umax_value);
5847         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
5848                                                         dst_reg->smin_value);
5849         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
5850                                                         dst_reg->smax_value);
5851         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
5852                                                              dst_reg->var_off);
5853         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
5854         __update_reg_bounds(src_reg);
5855         __update_reg_bounds(dst_reg);
5856         /* We might have learned something about the sign bit. */
5857         __reg_deduce_bounds(src_reg);
5858         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
5859         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5860         __reg_bound_offset(src_reg);
5861         __reg_bound_offset(dst_reg);
5862         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5863          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5864          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5865          */
5866         __update_reg_bounds(src_reg);
5867         __update_reg_bounds(dst_reg);
5868 }
5869
5870 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
5871                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
5872                                 struct bpf_reg_state *false_src,
5873                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
5874                                 u8 opcode)
5875 {
5876         switch (opcode) {
5877         case BPF_JEQ:
5878                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
5879                 break;
5880         case BPF_JNE:
5881                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
5882                 break;
5883         }
5884 }
5885
5886 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
5887                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
5888                                  bool is_null)
5889 {
5890         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id) {
5891                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
5892                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
5893                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
5894                  */
5895                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
5896                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
5897                                  reg->off)) {
5898                         __mark_reg_known_zero(reg);
5899                         reg->off = 0;
5900                 }
5901                 if (is_null) {
5902                         reg->type = SCALAR_VALUE;
5903                 } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
5904                         if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
5905                                 reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
5906                                 reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
5907                         } else if (reg->map_ptr->map_type ==
5908                                    BPF_MAP_TYPE_XSKMAP) {
5909                                 reg->type = PTR_TO_XDP_SOCK;
5910                         } else {
5911                                 reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5912                         }
5913                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
5914                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
5915                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
5916                         reg->type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
5917                 } else if (reg->type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
5918                         reg->type = PTR_TO_TCP_SOCK;
5919                 }
5920                 if (is_null) {
5921                         /* We don't need id and ref_obj_id from this point
5922                          * onwards anymore, thus we should better reset it,
5923                          * so that state pruning has chances to take effect.
5924                          */
5925                         reg->id = 0;
5926                         reg->ref_obj_id = 0;
5927                 } else if (!reg_may_point_to_spin_lock(reg)) {
5928                         /* For not-NULL ptr, reg->ref_obj_id will be reset
5929                          * in release_reg_references().
5930                          *
5931                          * reg->id is still used by spin_lock ptr. Other
5932                          * than spin_lock ptr type, reg->id can be reset.
5933                          */
5934                         reg->id = 0;
5935                 }
5936         }
5937 }
5938
5939 static void __mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_func_state *state, u32 id,
5940                                     bool is_null)
5941 {
5942         struct bpf_reg_state *reg;
5943         int i;
5944
5945         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5946                 mark_ptr_or_null_reg(state, &state->regs[i], id, is_null);
5947
5948         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5949                 if (!reg)
5950                         continue;
5951                 mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
5952         }
5953 }
5954
5955 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
5956  * be folded together at some point.
5957  */
5958 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
5959                                   bool is_null)
5960 {
5961         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5962         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
5963         u32 ref_obj_id = regs[regno].ref_obj_id;
5964         u32 id = regs[regno].id;
5965         int i;
5966
5967         if (ref_obj_id && ref_obj_id == id && is_null)
5968                 /* regs[regno] is in the " == NULL" branch.
5969                  * No one could have freed the reference state before
5970                  * doing the NULL check.
5971                  */
5972                 WARN_ON_ONCE(release_reference_state(state, id));
5973
5974         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5975                 __mark_ptr_or_null_regs(vstate->frame[i], id, is_null);
5976 }
5977
5978 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
5979                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
5980                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
5981                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
5982                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
5983 {
5984         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
5985                 return false;
5986
5987         /* Pointers are always 64-bit. */
5988         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32)
5989                 return false;
5990
5991         switch (BPF_OP(insn->code)) {
5992         case BPF_JGT:
5993                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5994                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5995                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5996                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5997                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
5998                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
5999                                                dst_reg->type, false);
6000                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
6001                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
6002                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
6003                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
6004                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
6005                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
6006                                                src_reg->type, true);
6007                 } else {
6008                         return false;
6009                 }
6010                 break;
6011         case BPF_JLT:
6012                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
6013                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
6014                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
6015                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
6016                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
6017                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
6018                                                dst_reg->type, true);
6019                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
6020                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
6021                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
6022                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
6023                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
6024                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
6025                                                src_reg->type, false);
6026                 } else {
6027                         return false;
6028                 }
6029                 break;
6030         case BPF_JGE:
6031                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
6032                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
6033                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
6034                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
6035                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
6036                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
6037                                                dst_reg->type, true);
6038                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
6039                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
6040                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
6041                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
6042                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
6043                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
6044                                                src_reg->type, false);
6045                 } else {
6046                         return false;
6047                 }
6048                 break;
6049         case BPF_JLE:
6050                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
6051                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
6052                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
6053                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
6054                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
6055                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
6056                                                dst_reg->type, false);
6057                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
6058                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
6059                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
6060                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
6061                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
6062                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
6063                                                src_reg->type, true);
6064                 } else {
6065                         return false;
6066                 }
6067                 break;
6068         default:
6069                 return false;
6070         }
6071
6072         return true;
6073 }
6074
6075 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
6076                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
6077 {
6078         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
6079         struct bpf_verifier_state *other_branch;
6080         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
6081         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs, *src_reg = NULL;
6082         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6083         bool is_jmp32;
6084         int pred = -1;
6085         int err;
6086
6087         /* Only conditional jumps are expected to reach here. */
6088         if (opcode == BPF_JA || opcode > BPF_JSLE) {
6089                 verbose(env, "invalid BPF_JMP/JMP32 opcode %x\n", opcode);
6090                 return -EINVAL;
6091         }
6092
6093         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
6094                 if (insn->imm != 0) {
6095                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
6096                         return -EINVAL;
6097                 }
6098
6099                 /* check src1 operand */
6100                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6101                 if (err)
6102                         return err;
6103
6104                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
6105                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
6106                                 insn->src_reg);
6107                         return -EACCES;
6108                 }
6109                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
6110         } else {
6111                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
6112                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
6113                         return -EINVAL;
6114                 }
6115         }
6116
6117         /* check src2 operand */
6118         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
6119         if (err)
6120                 return err;
6121
6122         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
6123         is_jmp32 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32;
6124
6125         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K)
6126                 pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm,
6127                                        opcode, is_jmp32);
6128         else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
6129                  tnum_is_const(src_reg->var_off))
6130                 pred = is_branch_taken(dst_reg, src_reg->var_off.value,
6131                                        opcode, is_jmp32);
6132         if (pred >= 0) {
6133                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
6134                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && !err)
6135                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
6136                 if (err)
6137                         return err;
6138         }
6139
6140         if (pred == 1) {
6141                 /* Only follow the goto, ignore fall-through. If needed, push
6142                  * the fall-through branch for simulation under speculative
6143                  * execution.
6144                  */
6145                 if (!env->allow_ptr_leaks &&
6146                     !sanitize_speculative_path(env, insn, *insn_idx + 1,
6147                                                *insn_idx))
6148                         return -EFAULT;
6149                 *insn_idx += insn->off;
6150                 return 0;
6151         } else if (pred == 0) {
6152                 /* Only follow the fall-through branch, since that's where the
6153                  * program will go. If needed, push the goto branch for
6154                  * simulation under speculative execution.
6155                  */
6156                 if (!env->allow_ptr_leaks &&
6157                     !sanitize_speculative_path(env, insn,
6158                                                *insn_idx + insn->off + 1,
6159                                                *insn_idx))
6160                         return -EFAULT;
6161                 return 0;
6162         }
6163
6164         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
6165                                   false);
6166         if (!other_branch)
6167                 return -EFAULT;
6168         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
6169
6170         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
6171          * our min/max values for our dst register.
6172          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
6173          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
6174          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
6175          * comparable.
6176          */
6177         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
6178                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
6179                 struct bpf_reg_state lo_reg0 = *dst_reg;
6180                 struct bpf_reg_state lo_reg1 = *src_reg;
6181                 struct bpf_reg_state *src_lo, *dst_lo;
6182
6183                 dst_lo = &lo_reg0;
6184                 src_lo = &lo_reg1;
6185                 coerce_reg_to_size(dst_lo, 4);
6186                 coerce_reg_to_size(src_lo, 4);
6187
6188                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
6189                     src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
6190                         if (tnum_is_const(src_reg->var_off) ||
6191                             (is_jmp32 && tnum_is_const(src_lo->var_off)))
6192                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
6193                                                 dst_reg,
6194                                                 is_jmp32
6195                                                 ? src_lo->var_off.value
6196                                                 : src_reg->var_off.value,
6197                                                 opcode, is_jmp32);
6198                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off) ||
6199                                  (is_jmp32 && tnum_is_const(dst_lo->var_off)))
6200                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
6201                                                     src_reg,
6202                                                     is_jmp32
6203                                                     ? dst_lo->var_off.value
6204                                                     : dst_reg->var_off.value,
6205                                                     opcode, is_jmp32);
6206                         else if (!is_jmp32 &&
6207                                  (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE))
6208                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
6209                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
6210                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
6211                                                     src_reg, dst_reg, opcode);
6212                 }
6213         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
6214                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
6215                                         dst_reg, insn->imm, opcode, is_jmp32);
6216         }
6217
6218         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem().
6219          * NOTE: these optimizations below are related with pointer comparison
6220          *       which will never be JMP32.
6221          */
6222         if (!is_jmp32 && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
6223             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
6224             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
6225                 /* Mark all identical registers in each branch as either
6226                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
6227                  */
6228                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
6229                                       opcode == BPF_JNE);
6230                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
6231                                       opcode == BPF_JEQ);
6232         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
6233                                            this_branch, other_branch) &&
6234                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
6235                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
6236                         insn->dst_reg);
6237                 return -EACCES;
6238         }
6239         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
6240                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
6241         return 0;
6242 }
6243
6244 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
6245 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6246 {
6247         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
6248         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6249         struct bpf_map *map;
6250         int err;
6251
6252         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
6253                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
6254                 return -EINVAL;
6255         }
6256         if (insn->off != 0) {
6257                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
6258                 return -EINVAL;
6259         }
6260
6261         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
6262         if (err)
6263                 return err;
6264
6265         if (insn->src_reg == 0) {
6266                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
6267
6268                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
6269                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
6270                 return 0;
6271         }
6272
6273         map = env->used_maps[aux->map_index];
6274         mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
6275         regs[insn->dst_reg].map_ptr = map;
6276
6277         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) {
6278                 regs[insn->dst_reg].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
6279                 regs[insn->dst_reg].off = aux->map_off;
6280                 if (map_value_has_spin_lock(map))
6281                         regs[insn->dst_reg].id = ++env->id_gen;
6282         } else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
6283                 regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
6284         } else {
6285                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6286                 return -EINVAL;
6287         }
6288
6289         return 0;
6290 }
6291
6292 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
6293 {
6294         switch (type) {
6295         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
6296         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
6297         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
6298                 return true;
6299         default:
6300                 return false;
6301         }
6302 }
6303
6304 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
6305  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
6306  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
6307  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
6308  *
6309  * Implicit input:
6310  *   ctx == skb == R6 == CTX
6311  *
6312  * Explicit input:
6313  *   SRC == any register
6314  *   IMM == 32-bit immediate
6315  *
6316  * Output:
6317  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
6318  */
6319 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6320 {
6321         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6322         static const int ctx_reg = BPF_REG_6;
6323         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
6324         int i, err;
6325
6326         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
6327                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
6328                 return -EINVAL;
6329         }
6330
6331         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
6332                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6333                 return -EINVAL;
6334         }
6335
6336         if (env->subprog_cnt > 1) {
6337                 /* when program has LD_ABS insn JITs and interpreter assume
6338                  * that r1 == ctx == skb which is not the case for callees
6339                  * that can have arbitrary arguments. It's problematic
6340                  * for main prog as well since JITs would need to analyze
6341                  * all functions in order to make proper register save/restore
6342                  * decisions in the main prog. Hence disallow LD_ABS with calls
6343                  */
6344                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions cannot be mixed with bpf-to-bpf calls\n");
6345                 return -EINVAL;
6346         }
6347
6348         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
6349             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
6350             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
6351                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
6352                 return -EINVAL;
6353         }
6354
6355         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
6356         err = check_reg_arg(env, ctx_reg, SRC_OP);
6357         if (err)
6358                 return err;
6359
6360         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
6361          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
6362          * reference leak.
6363          */
6364         err = check_reference_leak(env);
6365         if (err) {
6366                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
6367                 return err;
6368         }
6369
6370         if (env->cur_state->active_spin_lock) {
6371                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be used inside bpf_spin_lock-ed region\n");
6372                 return -EINVAL;
6373         }
6374
6375         if (regs[ctx_reg].type != PTR_TO_CTX) {
6376                 verbose(env,
6377                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
6378                 return -EINVAL;
6379         }
6380
6381         if (mode == BPF_IND) {
6382                 /* check explicit source operand */
6383                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6384                 if (err)
6385                         return err;
6386         }
6387
6388         err = check_ctx_reg(env, &regs[ctx_reg], ctx_reg);
6389         if (err < 0)
6390                 return err;
6391
6392         /* reset caller saved regs to unreadable */
6393         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
6394                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6395                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
6396         }
6397
6398         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
6399          * the value fetched from the packet.
6400          * Already marked as written above.
6401          */
6402         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6403         /* ld_abs load up to 32-bit skb data. */
6404         regs[BPF_REG_0].subreg_def = env->insn_idx + 1;
6405         return 0;
6406 }
6407
6408 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
6409 {
6410         struct tnum enforce_attach_type_range = tnum_unknown;
6411         struct bpf_reg_state *reg;
6412         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
6413
6414         switch (env->prog->type) {
6415         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
6416                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP4_RECVMSG ||
6417                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP6_RECVMSG)
6418                         range = tnum_range(1, 1);
6419                 break;
6420         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
6421                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET_EGRESS) {
6422                         range = tnum_range(0, 3);
6423                         enforce_attach_type_range = tnum_range(2, 3);
6424                 }
6425                 break;
6426         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
6427         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
6428         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
6429         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SYSCTL:
6430         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
6431                 break;
6432         default:
6433                 return 0;
6434         }
6435
6436         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
6437         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
6438                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
6439                         reg_type_str[reg->type]);
6440                 return -EINVAL;
6441         }
6442
6443         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
6444                 char tn_buf[48];
6445
6446                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
6447                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
6448                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
6449                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
6450                 } else {
6451                         verbose(env, "has unknown scalar value");
6452                 }
6453                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), range);
6454                 verbose(env, " should have been in %s\n", tn_buf);
6455                 return -EINVAL;
6456         }
6457
6458         if (!tnum_is_unknown(enforce_attach_type_range) &&
6459             tnum_in(enforce_attach_type_range, reg->var_off))
6460                 env->prog->enforce_expected_attach_type = 1;
6461         return 0;
6462 }
6463
6464 /* non-recursive DFS pseudo code
6465  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
6466  * 2      label v as discovered
6467  * 3      let S be a stack
6468  * 4      S.push(v)
6469  * 5      while S is not empty
6470  * 6            t <- S.pop()
6471  * 7            if t is what we're looking for:
6472  * 8                return t
6473  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
6474  * 10               if edge e is already labelled
6475  * 11                   continue with the next edge
6476  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
6477  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
6478  * 14                   label e as tree-edge
6479  * 15                   label w as discovered
6480  * 16                   S.push(w)
6481  * 17                   continue at 5
6482  * 18               else if vertex w is discovered
6483  * 19                   label e as back-edge
6484  * 20               else
6485  * 21                   // vertex w is explored
6486  * 22                   label e as forward- or cross-edge
6487  * 23           label t as explored
6488  * 24           S.pop()
6489  *
6490  * convention:
6491  * 0x10 - discovered
6492  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
6493  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
6494  * 0x20 - explored
6495  */
6496
6497 enum {
6498         DISCOVERED = 0x10,
6499         EXPLORED = 0x20,
6500         FALLTHROUGH = 1,
6501         BRANCH = 2,
6502 };
6503
6504 static u32 state_htab_size(struct bpf_verifier_env *env)
6505 {
6506         return env->prog->len;
6507 }
6508
6509 static struct bpf_verifier_state_list **explored_state(
6510                                         struct bpf_verifier_env *env,
6511                                         int idx)
6512 {
6513         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
6514         struct bpf_func_state *state = cur->frame[cur->curframe];
6515
6516         return &env->explored_states[(idx ^ state->callsite) % state_htab_size(env)];
6517 }
6518
6519 static void init_explored_state(struct bpf_verifier_env *env, int idx)
6520 {
6521         env->insn_aux_data[idx].prune_point = true;
6522 }
6523
6524 /* t, w, e - match pseudo-code above:
6525  * t - index of current instruction
6526  * w - next instruction
6527  * e - edge
6528  */
6529 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env,
6530                      bool loop_ok)
6531 {
6532         int *insn_stack = env->cfg.insn_stack;
6533         int *insn_state = env->cfg.insn_state;
6534
6535         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
6536                 return 0;
6537
6538         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
6539                 return 0;
6540
6541         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
6542                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
6543                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
6544                 return -EINVAL;
6545         }
6546
6547         if (e == BRANCH)
6548                 /* mark branch target for state pruning */
6549                 init_explored_state(env, w);
6550
6551         if (insn_state[w] == 0) {
6552                 /* tree-edge */
6553                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
6554                 insn_state[w] = DISCOVERED;
6555                 if (env->cfg.cur_stack >= env->prog->len)
6556                         return -E2BIG;
6557                 insn_stack[env->cfg.cur_stack++] = w;
6558                 return 1;
6559         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
6560                 if (loop_ok && env->allow_ptr_leaks)
6561                         return 0;
6562                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
6563                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
6564                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
6565                 return -EINVAL;
6566         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
6567                 /* forward- or cross-edge */
6568                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
6569         } else {
6570                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
6571                 return -EFAULT;
6572         }
6573         return 0;
6574 }
6575
6576 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
6577  * loop == back-edge in directed graph
6578  */
6579 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
6580 {
6581         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
6582         int insn_cnt = env->prog->len;
6583         int *insn_stack, *insn_state;
6584         int ret = 0;
6585         int i, t;
6586
6587         insn_state = env->cfg.insn_state = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
6588         if (!insn_state)
6589                 return -ENOMEM;
6590
6591         insn_stack = env->cfg.insn_stack = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
6592         if (!insn_stack) {
6593                 kvfree(insn_state);
6594                 return -ENOMEM;
6595         }
6596
6597         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
6598         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
6599         env->cfg.cur_stack = 1;
6600
6601 peek_stack:
6602         if (env->cfg.cur_stack == 0)
6603                 goto check_state;
6604         t = insn_stack[env->cfg.cur_stack - 1];
6605
6606         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP ||
6607             BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP32) {
6608                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
6609
6610                 if (opcode == BPF_EXIT) {
6611                         goto mark_explored;
6612                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
6613                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
6614                         if (ret == 1)
6615                                 goto peek_stack;
6616                         else if (ret < 0)
6617                                 goto err_free;
6618                         if (t + 1 < insn_cnt)
6619                                 init_explored_state(env, t + 1);
6620                         if (insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL) {
6621                                 init_explored_state(env, t);
6622                                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH,
6623                                                 env, false);
6624                                 if (ret == 1)
6625                                         goto peek_stack;
6626                                 else if (ret < 0)
6627                                         goto err_free;
6628                         }
6629                 } else if (opcode == BPF_JA) {
6630                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
6631                                 ret = -EINVAL;
6632                                 goto err_free;
6633                         }
6634                         /* unconditional jump with single edge */
6635                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
6636                                         FALLTHROUGH, env, true);
6637                         if (ret == 1)
6638                                 goto peek_stack;
6639                         else if (ret < 0)
6640                                 goto err_free;
6641                         /* unconditional jmp is not a good pruning point,
6642                          * but it's marked, since backtracking needs
6643                          * to record jmp history in is_state_visited().
6644                          */
6645                         init_explored_state(env, t + insns[t].off + 1);
6646                         /* tell verifier to check for equivalent states
6647                          * after every call and jump
6648                          */
6649                         if (t + 1 < insn_cnt)
6650                                 init_explored_state(env, t + 1);
6651                 } else {
6652                         /* conditional jump with two edges */
6653                         init_explored_state(env, t);
6654                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, true);
6655                         if (ret == 1)
6656                                 goto peek_stack;
6657                         else if (ret < 0)
6658                                 goto err_free;
6659
6660                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env, true);
6661                         if (ret == 1)
6662                                 goto peek_stack;
6663                         else if (ret < 0)
6664                                 goto err_free;
6665                 }
6666         } else {
6667                 /* all other non-branch instructions with single
6668                  * fall-through edge
6669                  */
6670                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
6671                 if (ret == 1)
6672                         goto peek_stack;
6673                 else if (ret < 0)
6674                         goto err_free;
6675         }
6676
6677 mark_explored:
6678         insn_state[t] = EXPLORED;
6679         if (env->cfg.cur_stack-- <= 0) {
6680                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
6681                 ret = -EFAULT;
6682                 goto err_free;
6683         }
6684         goto peek_stack;
6685
6686 check_state:
6687         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
6688                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
6689                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
6690                         ret = -EINVAL;
6691                         goto err_free;
6692                 }
6693         }
6694         ret = 0; /* cfg looks good */
6695
6696 err_free:
6697         kvfree(insn_state);
6698         kvfree(insn_stack);
6699         env->cfg.insn_state = env->cfg.insn_stack = NULL;
6700         return ret;
6701 }
6702
6703 /* The minimum supported BTF func info size */
6704 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
6705 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
6706
6707 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
6708                           const union bpf_attr *attr,
6709                           union bpf_attr __user *uattr)
6710 {
6711         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size;
6712         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
6713         struct bpf_func_info *krecord;
6714         const struct btf_type *type;
6715         struct bpf_prog *prog;
6716         const struct btf *btf;
6717         void __user *urecord;
6718         u32 prev_offset = 0;
6719         int ret = 0;
6720
6721         nfuncs = attr->func_info_cnt;
6722         if (!nfuncs)
6723                 return 0;
6724
6725         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
6726                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
6727                 return -EINVAL;
6728         }
6729
6730         urec_size = attr->func_info_rec_size;
6731         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
6732             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
6733             urec_size % sizeof(u32)) {
6734                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
6735                 return -EINVAL;
6736         }
6737
6738         prog = env->prog;
6739         btf = prog->aux->btf;
6740
6741         urecord = u64_to_user_ptr(attr->func_info);
6742         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
6743
6744         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6745         if (!krecord)
6746                 return -ENOMEM;
6747
6748         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
6749                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
6750                 if (ret) {
6751                         if (ret == -E2BIG) {
6752                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
6753                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
6754                                  * out the rest of the record.
6755                                  */
6756                                 if (put_user(min_size, &uattr->func_info_rec_size))
6757                                         ret = -EFAULT;
6758                         }
6759                         goto err_free;
6760                 }
6761
6762                 if (copy_from_user(&krecord[i], urecord, min_size)) {
6763                         ret = -EFAULT;
6764                         goto err_free;
6765                 }
6766
6767                 /* check insn_off */
6768                 if (i == 0) {
6769                         if (krecord[i].insn_off) {
6770                                 verbose(env,
6771                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
6772                                         krecord[i].insn_off);
6773                                 ret = -EINVAL;
6774                                 goto err_free;
6775                         }
6776                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
6777                         verbose(env,
6778                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
6779                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
6780                         ret = -EINVAL;
6781                         goto err_free;
6782                 }
6783
6784                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
6785                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
6786                         ret = -EINVAL;
6787                         goto err_free;
6788                 }
6789
6790                 /* check type_id */
6791                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
6792                 if (!type || BTF_INFO_KIND(type->info) != BTF_KIND_FUNC) {
6793                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
6794                                 krecord[i].type_id);
6795                         ret = -EINVAL;
6796                         goto err_free;
6797                 }
6798
6799                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
6800                 urecord += urec_size;
6801         }
6802
6803         prog->aux->func_info = krecord;
6804         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
6805         return 0;
6806
6807 err_free:
6808         kvfree(krecord);
6809         return ret;
6810 }
6811
6812 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
6813 {
6814         int i;
6815
6816         if (!env->prog->aux->func_info)
6817                 return;
6818
6819         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
6820                 env->prog->aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
6821 }
6822
6823 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
6824                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
6825 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
6826
6827 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
6828                           const union bpf_attr *attr,
6829                           union bpf_attr __user *uattr)
6830 {
6831         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
6832         struct bpf_subprog_info *sub;
6833         struct bpf_line_info *linfo;
6834         struct bpf_prog *prog;
6835         const struct btf *btf;
6836         void __user *ulinfo;
6837         int err;
6838
6839         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
6840         if (!nr_linfo)
6841                 return 0;
6842         if (nr_linfo > INT_MAX / sizeof(struct bpf_line_info))
6843                 return -EINVAL;
6844
6845         rec_size = attr->line_info_rec_size;
6846         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
6847             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
6848             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
6849                 return -EINVAL;
6850
6851         /* Need to zero it in case the userspace may
6852          * pass in a smaller bpf_line_info object.
6853          */
6854         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
6855                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6856         if (!linfo)
6857                 return -ENOMEM;
6858
6859         prog = env->prog;
6860         btf = prog->aux->btf;
6861
6862         s = 0;
6863         sub = env->subprog_info;
6864         ulinfo = u64_to_user_ptr(attr->line_info);
6865         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
6866         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
6867         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
6868                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
6869                 if (err) {
6870                         if (err == -E2BIG) {
6871                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
6872                                 if (put_user(expected_size,
6873                                              &uattr->line_info_rec_size))
6874                                         err = -EFAULT;
6875                         }
6876                         goto err_free;
6877                 }
6878
6879                 if (copy_from_user(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
6880                         err = -EFAULT;
6881                         goto err_free;
6882                 }
6883
6884                 /*
6885                  * Check insn_off to ensure
6886                  * 1) strictly increasing AND
6887                  * 2) bounded by prog->len
6888                  *
6889                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
6890                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
6891                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
6892                  * first sub also and the first sub must have
6893                  * subprog_info[0].start == 0.
6894                  */
6895                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
6896                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
6897                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
6898                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
6899                                 prog->len);
6900                         err = -EINVAL;
6901                         goto err_free;
6902                 }
6903
6904                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
6905                         verbose(env,
6906                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
6907                                 i);
6908                         err = -EINVAL;
6909                         goto err_free;
6910                 }
6911
6912                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
6913                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
6914                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
6915                         err = -EINVAL;
6916                         goto err_free;
6917                 }
6918
6919                 if (s != env->subprog_cnt) {
6920                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
6921                                 sub[s].linfo_idx = i;
6922                                 s++;
6923                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
6924                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
6925                                 err = -EINVAL;
6926                                 goto err_free;
6927                         }
6928                 }
6929
6930                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
6931                 ulinfo += rec_size;
6932         }
6933
6934         if (s != env->subprog_cnt) {
6935                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
6936                         env->subprog_cnt - s, s);
6937                 err = -EINVAL;
6938                 goto err_free;
6939         }
6940
6941         prog->aux->linfo = linfo;
6942         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
6943
6944         return 0;
6945
6946 err_free:
6947         kvfree(linfo);
6948         return err;
6949 }
6950
6951 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
6952                           const union bpf_attr *attr,
6953                           union bpf_attr __user *uattr)
6954 {
6955         struct btf *btf;
6956         int err;
6957
6958         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt)
6959                 return 0;
6960
6961         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
6962         if (IS_ERR(btf))
6963                 return PTR_ERR(btf);
6964         env->prog->aux->btf = btf;
6965
6966         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
6967         if (err)
6968                 return err;
6969
6970         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
6971         if (err)
6972                 return err;
6973
6974         return 0;
6975 }
6976
6977 /* check %cur's range satisfies %old's */
6978 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
6979                          struct bpf_reg_state *cur)
6980 {
6981         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
6982                old->umax_value >= cur->umax_value &&
6983                old->smin_value <= cur->smin_value &&
6984                old->smax_value >= cur->smax_value;
6985 }
6986
6987 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
6988  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
6989  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
6990  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
6991  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
6992  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
6993  * that.
6994  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
6995  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
6996  */
6997 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct bpf_id_pair *idmap)
6998 {
6999         unsigned int i;
7000
7001         for (i = 0; i < BPF_ID_MAP_SIZE; i++) {
7002                 if (!idmap[i].old) {
7003                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
7004                         idmap[i].old = old_id;
7005                         idmap[i].cur = cur_id;
7006                         return true;
7007                 }
7008                 if (idmap[i].old == old_id)
7009                         return idmap[i].cur == cur_id;
7010         }
7011         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
7012         WARN_ON_ONCE(1);
7013         return false;
7014 }
7015
7016 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
7017                              struct bpf_func_state *st)
7018 {
7019         enum bpf_reg_liveness live;
7020         int i, j;
7021
7022         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
7023                 live = st->regs[i].live;
7024                 /* liveness must not touch this register anymore */
7025                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
7026                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
7027                         /* since the register is unused, clear its state
7028                          * to make further comparison simpler
7029                          */
7030                         __mark_reg_not_init(env, &st->regs[i]);
7031         }
7032
7033         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7034                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
7035                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
7036                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
7037                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
7038                         __mark_reg_not_init(env, &st->stack[i].spilled_ptr);
7039                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
7040                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
7041                 }
7042         }
7043 }
7044
7045 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
7046                                  struct bpf_verifier_state *st)
7047 {
7048         int i;
7049
7050         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
7051                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
7052                 return;
7053
7054         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
7055                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
7056 }
7057
7058 /* the parentage chains form a tree.
7059  * the verifier states are added to state lists at given insn and
7060  * pushed into state stack for future exploration.
7061  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
7062  * stored in the state lists have their final liveness state already,
7063  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
7064  * the verifier explores other branches.
7065  * Example:
7066  * 1: r0 = 1
7067  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
7068  * 3: r0 = 2
7069  * 4: exit
7070  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
7071  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
7072  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
7073  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
7074  *
7075  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
7076  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
7077  * time means that all states below this branch were already explored and
7078  * their final liveness markes are already propagated.
7079  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
7080  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
7081  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
7082  * will not be used.
7083  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
7084  * to simplify state merging.
7085  *
7086  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
7087  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
7088  * the callsites
7089  */
7090 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
7091                               struct bpf_verifier_state *cur)
7092 {
7093         struct bpf_verifier_state_list *sl;
7094         int i;
7095
7096         sl = *explored_state(env, insn);
7097         while (sl) {
7098                 if (sl->state.branches)
7099                         goto next;
7100                 if (sl->state.insn_idx != insn ||
7101                     sl->state.curframe != cur->curframe)
7102                         goto next;
7103                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
7104                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
7105                                 goto next;
7106                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
7107 next:
7108                 sl = sl->next;
7109         }
7110 }
7111
7112 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
7113 static bool regsafe(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_reg_state *rold,
7114                     struct bpf_reg_state *rcur, struct bpf_id_pair *idmap)
7115 {
7116         bool equal;
7117
7118         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
7119                 /* explored state didn't use this */
7120                 return true;
7121
7122         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
7123
7124         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
7125                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
7126                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
7127                  */
7128                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
7129
7130         if (equal)
7131                 return true;
7132
7133         if (rold->type == NOT_INIT)
7134                 /* explored state can't have used this */
7135                 return true;
7136         if (rcur->type == NOT_INIT)
7137                 return false;
7138         switch (rold->type) {
7139         case SCALAR_VALUE:
7140                 if (env->explore_alu_limits)
7141                         return false;
7142                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
7143                         if (!rold->precise && !rcur->precise)
7144                                 return true;
7145                         /* new val must satisfy old val knowledge */
7146                         return range_within(rold, rcur) &&
7147                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
7148                 } else {
7149                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
7150                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
7151                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
7152                          * while pointers are not. We could make this safe in
7153                          * special cases if root is calling us, but it's
7154                          * probably not worth the hassle.
7155                          */
7156                         return false;
7157                 }
7158         case PTR_TO_MAP_VALUE:
7159                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
7160                  * everything else matches, we are OK.
7161                  * 'id' is not compared, since it's only used for maps with
7162                  * bpf_spin_lock inside map element and in such cases if
7163                  * the rest of the prog is valid for one map element then
7164                  * it's valid for all map elements regardless of the key
7165                  * used in bpf_map_lookup()
7166                  */
7167                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
7168                        range_within(rold, rcur) &&
7169                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
7170         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
7171                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
7172                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
7173                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
7174                  * checked, doing so could have affected others with the same
7175                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
7176                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
7177                  */
7178                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
7179                         return false;
7180                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
7181                         return false;
7182                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
7183                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
7184         case PTR_TO_PACKET_META:
7185         case PTR_TO_PACKET:
7186                 if (rcur->type != rold->type)
7187                         return false;
7188                 /* We must have at least as much range as the old ptr
7189                  * did, so that any accesses which were safe before are
7190                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
7191                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
7192                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
7193                  */
7194                 if (rold->range > rcur->range)
7195                         return false;
7196                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
7197                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
7198                  */
7199                 if (rold->off != rcur->off)
7200                         return false;
7201                 /* id relations must be preserved */
7202                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
7203                         return false;
7204                 /* new val must satisfy old val knowledge */
7205                 return range_within(rold, rcur) &&
7206                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
7207         case PTR_TO_CTX:
7208         case CONST_PTR_TO_MAP:
7209         case PTR_TO_PACKET_END:
7210         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
7211         case PTR_TO_SOCKET:
7212         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
7213         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
7214         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
7215         case PTR_TO_TCP_SOCK:
7216         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
7217         case PTR_TO_XDP_SOCK:
7218                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
7219                  * would have accepted
7220                  */
7221         default:
7222                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
7223                 return false;
7224         }
7225
7226         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
7227         WARN_ON_ONCE(1);
7228         return false;
7229 }
7230
7231 static bool stacksafe(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_func_state *old,
7232                       struct bpf_func_state *cur, struct bpf_id_pair *idmap)
7233 {
7234         int i, spi;
7235
7236         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
7237          * slots in the current stack, since explored(safe) state
7238          * didn't use them
7239          */
7240         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
7241                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
7242
7243                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
7244                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
7245                         /* explored state didn't use this */
7246                         continue;
7247                 }
7248
7249                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
7250                         continue;
7251
7252                 /* explored stack has more populated slots than current stack
7253                  * and these slots were used
7254                  */
7255                 if (i >= cur->allocated_stack)
7256                         return false;
7257
7258                 /* if old state was safe with misc data in the stack
7259                  * it will be safe with zero-initialized stack.
7260                  * The opposite is not true
7261                  */
7262                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
7263                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
7264                         continue;
7265                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
7266                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
7267                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
7268                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
7269                          * this verifier states are not equivalent,
7270                          * return false to continue verification of this path
7271                          */
7272                         return false;
7273                 if (i % BPF_REG_SIZE)
7274                         continue;
7275                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
7276                         continue;
7277                 if (!regsafe(env, &old->stack[spi].spilled_ptr,
7278                              &cur->stack[spi].spilled_ptr, idmap))
7279                         /* when explored and current stack slot are both storing
7280                          * spilled registers, check that stored pointers types
7281                          * are the same as well.
7282                          * Ex: explored safe path could have stored
7283                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
7284                          * but current path has stored:
7285                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
7286                          * such verifier states are not equivalent.
7287                          * return false to continue verification of this path
7288                          */
7289                         return false;
7290         }
7291         return true;
7292 }
7293
7294 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
7295 {
7296         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
7297                 return false;
7298         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
7299                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
7300 }
7301
7302 /* compare two verifier states
7303  *
7304  * all states stored in state_list are known to be valid, since
7305  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
7306  *
7307  * this function is called when verifier exploring different branches of
7308  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
7309  * more strict register state and more strict stack state then this execution
7310  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
7311  * concluded that more strict state leads to valid finish.
7312  *
7313  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
7314  * and explored stack state is more conservative than the current one.
7315  * Example:
7316  *       explored                   current
7317  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
7318  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
7319  *
7320  * In other words if current stack state (one being explored) has more
7321  * valid slots than old one that already passed validation, it means
7322  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
7323  *
7324  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
7325  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
7326  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
7327  */
7328 static bool func_states_equal(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_func_state *old,
7329                               struct bpf_func_state *cur)
7330 {
7331         int i;
7332
7333         memset(env->idmap_scratch, 0, sizeof(env->idmap_scratch));
7334         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
7335                 if (!regsafe(env, &old->regs[i], &cur->regs[i],
7336                              env->idmap_scratch))
7337                         return false;
7338
7339         if (!stacksafe(env, old, cur, env->idmap_scratch))
7340                 return false;
7341
7342         if (!refsafe(old, cur))
7343                 return false;
7344
7345         return true;
7346 }
7347
7348 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
7349                          struct bpf_verifier_state *old,
7350                          struct bpf_verifier_state *cur)
7351 {
7352         int i;
7353
7354         if (old->curframe != cur->curframe)
7355                 return false;
7356
7357         /* Verification state from speculative execution simulation
7358          * must never prune a non-speculative execution one.
7359          */
7360         if (old->speculative && !cur->speculative)
7361                 return false;
7362
7363         if (old->active_spin_lock != cur->active_spin_lock)
7364                 return false;
7365
7366         /* for states to be equal callsites have to be the same
7367          * and all frame states need to be equivalent
7368          */
7369         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
7370                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
7371                         return false;
7372                 if (!func_states_equal(env, old->frame[i], cur->frame[i]))
7373                         return false;
7374         }
7375         return true;
7376 }
7377
7378 /* Return 0 if no propagation happened. Return negative error code if error
7379  * happened. Otherwise, return the propagated bit.
7380  */
7381 static int propagate_liveness_reg(struct bpf_verifier_env *env,
7382                                   struct bpf_reg_state *reg,
7383                                   struct bpf_reg_state *parent_reg)
7384 {
7385         u8 parent_flag = parent_reg->live & REG_LIVE_READ;
7386         u8 flag = reg->live & REG_LIVE_READ;
7387         int err;
7388
7389         /* When comes here, read flags of PARENT_REG or REG could be any of
7390          * REG_LIVE_READ64, REG_LIVE_READ32, REG_LIVE_NONE. There is no need
7391          * of propagation if PARENT_REG has strongest REG_LIVE_READ64.
7392          */
7393         if (parent_flag == REG_LIVE_READ64 ||
7394             /* Or if there is no read flag from REG. */
7395             !flag ||
7396             /* Or if the read flag from REG is the same as PARENT_REG. */
7397             parent_flag == flag)
7398                 return 0;
7399
7400         err = mark_reg_read(env, reg, parent_reg, flag);
7401         if (err)
7402                 return err;
7403
7404         return flag;
7405 }
7406
7407 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
7408  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
7409  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
7410  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
7411  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
7412  * in mark_reg_read() is for.
7413  */
7414 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
7415                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
7416                               struct bpf_verifier_state *vparent)
7417 {
7418         struct bpf_reg_state *state_reg, *parent_reg;
7419         struct bpf_func_state *state, *parent;
7420         int i, frame, err = 0;
7421
7422         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
7423                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
7424                      vparent->curframe, vstate->curframe);
7425                 return -EFAULT;
7426         }
7427         /* Propagate read liveness of registers... */
7428         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
7429         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
7430                 parent = vparent->frame[frame];
7431                 state = vstate->frame[frame];
7432                 parent_reg = parent->regs;
7433                 state_reg = state->regs;
7434                 /* We don't need to worry about FP liveness, it's read-only */
7435                 for (i = frame < vstate->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
7436                         err = propagate_liveness_reg(env, &state_reg[i],
7437                                                      &parent_reg[i]);
7438                         if (err < 0)
7439                                 return err;
7440                         if (err == REG_LIVE_READ64)
7441                                 mark_insn_zext(env, &parent_reg[i]);
7442                 }
7443
7444                 /* Propagate stack slots. */
7445                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
7446                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7447                         parent_reg = &parent->stack[i].spilled_ptr;
7448                         state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
7449                         err = propagate_liveness_reg(env, state_reg,
7450                                                      parent_reg);
7451                         if (err < 0)
7452                                 return err;
7453                 }
7454         }
7455         return 0;
7456 }
7457
7458 /* find precise scalars in the previous equivalent state and
7459  * propagate them into the current state
7460  */
7461 static int propagate_precision(struct bpf_verifier_env *env,
7462                                const struct bpf_verifier_state *old)
7463 {
7464         struct bpf_reg_state *state_reg;
7465         struct bpf_func_state *state;
7466         int i, err = 0;
7467
7468         state = old->frame[old->curframe];
7469         state_reg = state->regs;
7470         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++, state_reg++) {
7471                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
7472                     !state_reg->precise)
7473                         continue;
7474                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7475                         verbose(env, "propagating r%d\n", i);
7476                 err = mark_chain_precision(env, i);
7477                 if (err < 0)
7478                         return err;
7479         }
7480
7481         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7482                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
7483                         continue;
7484                 state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
7485                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
7486                     !state_reg->precise)
7487                         continue;
7488                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7489                         verbose(env, "propagating fp%d\n",
7490                                 (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
7491                 err = mark_chain_precision_stack(env, i);
7492                 if (err < 0)
7493                         return err;
7494         }
7495         return 0;
7496 }
7497
7498 static bool states_maybe_looping(struct bpf_verifier_state *old,
7499                                  struct bpf_verifier_state *cur)
7500 {
7501         struct bpf_func_state *fold, *fcur;
7502         int i, fr = cur->curframe;
7503
7504         if (old->curframe != fr)
7505                 return false;
7506
7507         fold = old->frame[fr];
7508         fcur = cur->frame[fr];
7509         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
7510                 if (memcmp(&fold->regs[i], &fcur->regs[i],
7511                            offsetof(struct bpf_reg_state, parent)))
7512                         return false;
7513         return true;
7514 }
7515
7516
7517 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
7518 {
7519         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
7520         struct bpf_verifier_state_list *sl, **pprev;
7521         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
7522         int i, j, err, states_cnt = 0;
7523         bool add_new_state = env->test_state_freq ? true : false;
7524
7525         cur->last_insn_idx = env->prev_insn_idx;
7526         if (!env->insn_aux_data[insn_idx].prune_point)
7527                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
7528                  * be doing state search here
7529                  */
7530                 return 0;
7531
7532         /* bpf progs typically have pruning point every 4 instructions
7533          * http://vger.kernel.org/bpfconf2019.html#session-1
7534          * Do not add new state for future pruning if the verifier hasn't seen
7535          * at least 2 jumps and at least 8 instructions.
7536          * This heuristics helps decrease 'total_states' and 'peak_states' metric.
7537          * In tests that amounts to up to 50% reduction into total verifier
7538          * memory consumption and 20% verifier time speedup.
7539          */
7540         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed >= 2 &&
7541             env->insn_processed - env->prev_insn_processed >= 8)
7542                 add_new_state = true;
7543
7544         pprev = explored_state(env, insn_idx);
7545         sl = *pprev;
7546
7547         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
7548
7549         while (sl) {
7550                 states_cnt++;
7551                 if (sl->state.insn_idx != insn_idx)
7552                         goto next;
7553                 if (sl->state.branches) {
7554                         if (states_maybe_looping(&sl->state, cur) &&
7555                             states_equal(env, &sl->state, cur)) {
7556                                 verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
7557                                 verbose(env, "infinite loop detected at insn %d\n", insn_idx);
7558                                 return -EINVAL;
7559                         }
7560                         /* if the verifier is processing a loop, avoid adding new state
7561                          * too often, since different loop iterations have distinct
7562                          * states and may not help future pruning.
7563                          * This threshold shouldn't be too low to make sure that
7564                          * a loop with large bound will be rejected quickly.
7565                          * The most abusive loop will be:
7566                          * r1 += 1
7567                          * if r1 < 1000000 goto pc-2
7568                          * 1M insn_procssed limit / 100 == 10k peak states.
7569                          * This threshold shouldn't be too high either, since states
7570                          * at the end of the loop are likely to be useful in pruning.
7571                          */
7572                         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed < 20 &&
7573                             env->insn_processed - env->prev_insn_processed < 100)
7574                                 add_new_state = false;
7575                         goto miss;
7576                 }
7577                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
7578                         sl->hit_cnt++;
7579                         /* reached equivalent register/stack state,
7580                          * prune the search.
7581                          * Registers read by the continuation are read by us.
7582                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
7583                          * will prevent corresponding reads in the continuation
7584                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
7585                          * own state will get the read marks recorded, but
7586                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
7587                          * this state and will pop a new one.
7588                          */
7589                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
7590
7591                         /* if previous state reached the exit with precision and
7592                          * current state is equivalent to it (except precsion marks)
7593                          * the precision needs to be propagated back in
7594                          * the current state.
7595                          */
7596                         err = err ? : push_jmp_history(env, cur);
7597                         err = err ? : propagate_precision(env, &sl->state);
7598                         if (err)
7599                                 return err;
7600                         return 1;
7601                 }
7602 miss:
7603                 /* when new state is not going to be added do not increase miss count.
7604                  * Otherwise several loop iterations will remove the state
7605                  * recorded earlier. The goal of these heuristics is to have
7606                  * states from some iterations of the loop (some in the beginning
7607                  * and some at the end) to help pruning.
7608                  */
7609                 if (add_new_state)
7610                         sl->miss_cnt++;
7611                 /* heuristic to determine whether this state is beneficial
7612                  * to keep checking from state equivalence point of view.
7613                  * Higher numbers increase max_states_per_insn and verification time,
7614                  * but do not meaningfully decrease insn_processed.
7615                  */
7616                 if (sl->miss_cnt > sl->hit_cnt * 3 + 3) {
7617                         /* the state is unlikely to be useful. Remove it to
7618                          * speed up verification
7619                          */
7620                         *pprev = sl->next;
7621                         if (sl->state.frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE) {
7622                                 u32 br = sl->state.branches;
7623
7624                                 WARN_ONCE(br,
7625                                           "BUG live_done but branches_to_explore %d\n",
7626                                           br);
7627                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
7628                                 kfree(sl);
7629                                 env->peak_states--;
7630                         } else {
7631                                 /* cannot free this state, since parentage chain may
7632                                  * walk it later. Add it for free_list instead to
7633                                  * be freed at the end of verification
7634                                  */
7635                                 sl->next = env->free_list;
7636                                 env->free_list = sl;
7637                         }
7638                         sl = *pprev;
7639                         continue;
7640                 }
7641 next:
7642                 pprev = &sl->next;
7643                 sl = *pprev;
7644         }
7645
7646         if (env->max_states_per_insn < states_cnt)
7647                 env->max_states_per_insn = states_cnt;
7648
7649         if (!env->allow_ptr_leaks && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
7650                 return push_jmp_history(env, cur);
7651
7652         if (!add_new_state)
7653                 return push_jmp_history(env, cur);
7654
7655         /* There were no equivalent states, remember the current one.
7656          * Technically the current state is not proven to be safe yet,
7657          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
7658          * or it will be rejected. When there are no loops the verifier won't be
7659          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
7660          * again on the way to bpf_exit.
7661          * When looping the sl->state.branches will be > 0 and this state
7662          * will not be considered for equivalence until branches == 0.
7663          */
7664         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
7665         if (!new_sl)
7666                 return -ENOMEM;
7667         env->total_states++;
7668         env->peak_states++;
7669         env->prev_jmps_processed = env->jmps_processed;
7670         env->prev_insn_processed = env->insn_processed;
7671
7672         /* add new state to the head of linked list */
7673         new = &new_sl->state;
7674         err = copy_verifier_state(new, cur);
7675         if (err) {
7676                 free_verifier_state(new, false);
7677                 kfree(new_sl);
7678                 return err;
7679         }
7680         new->insn_idx = insn_idx;
7681         WARN_ONCE(new->branches != 1,
7682                   "BUG is_state_visited:branches_to_explore=%d insn %d\n", new->branches, insn_idx);
7683
7684         cur->parent = new;
7685         cur->first_insn_idx = insn_idx;
7686         clear_jmp_history(cur);
7687         new_sl->next = *explored_state(env, insn_idx);
7688         *explored_state(env, insn_idx) = new_sl;
7689         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
7690          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
7691          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
7692          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
7693          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
7694          * from callee with its full parentage chain, anyway.
7695          */
7696         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
7697          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
7698          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
7699          * their parent and current state never has children yet.  Only
7700          * explored_states can get read marks.)
7701          */
7702         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
7703                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
7704                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
7705                 for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
7706                         cur->frame[j]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
7707         }
7708
7709         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
7710         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
7711                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
7712                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
7713
7714                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7715                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
7716                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
7717                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
7718                 }
7719         }
7720         return 0;
7721 }
7722
7723 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
7724 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
7725 {
7726         switch (type) {
7727         case PTR_TO_CTX:
7728         case PTR_TO_SOCKET:
7729         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
7730         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
7731         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
7732         case PTR_TO_TCP_SOCK:
7733         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
7734         case PTR_TO_XDP_SOCK:
7735                 return false;
7736         default:
7737                 return true;
7738         }
7739 }
7740
7741 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
7742  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
7743  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
7744  *
7745  * R1 = sock_ptr
7746  * goto X;
7747  * ...
7748  * R1 = some_other_valid_ptr;
7749  * goto X;
7750  * ...
7751  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
7752  */
7753 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
7754 {
7755         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
7756                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
7757 }
7758
7759 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
7760 {
7761         struct bpf_verifier_state *state;
7762         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
7763         struct bpf_reg_state *regs;
7764         int insn_cnt = env->prog->len;
7765         bool do_print_state = false;
7766         int prev_insn_idx = -1;
7767
7768         env->prev_linfo = NULL;
7769
7770         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
7771         if (!state)
7772                 return -ENOMEM;
7773         state->curframe = 0;
7774         state->speculative = false;
7775         state->branches = 1;
7776         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
7777         if (!state->frame[0]) {
7778                 kfree(state);
7779                 return -ENOMEM;
7780         }
7781         env->cur_state = state;
7782         init_func_state(env, state->frame[0],
7783                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
7784                         0 /* frameno */,
7785                         0 /* subprogno, zero == main subprog */);
7786
7787         for (;;) {
7788                 struct bpf_insn *insn;
7789                 u8 class;
7790                 int err;
7791
7792                 env->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
7793                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
7794                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
7795                                 env->insn_idx, insn_cnt);
7796                         return -EFAULT;
7797                 }
7798
7799                 insn = &insns[env->insn_idx];
7800                 class = BPF_CLASS(insn->code);
7801
7802                 if (++env->insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
7803                         verbose(env,
7804                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
7805                                 env->insn_processed);
7806                         return -E2BIG;
7807                 }
7808
7809                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
7810                 if (err < 0)
7811                         return err;
7812                 if (err == 1) {
7813                         /* found equivalent state, can prune the search */
7814                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
7815                                 if (do_print_state)
7816                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
7817                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
7818                                                 env->cur_state->speculative ?
7819                                                 " (speculative execution)" : "");
7820                                 else
7821                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
7822                         }
7823                         goto process_bpf_exit;
7824                 }
7825
7826                 if (signal_pending(current))
7827                         return -EAGAIN;
7828
7829                 if (need_resched())
7830                         cond_resched();
7831
7832                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2 ||
7833                     (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL && do_print_state)) {
7834                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7835                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
7836                         else
7837                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
7838                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
7839                                         env->cur_state->speculative ?
7840                                         " (speculative execution)" : "");
7841                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
7842                         do_print_state = false;
7843                 }
7844
7845                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
7846                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
7847                                 .cb_print       = verbose,
7848                                 .private_data   = env,
7849                         };
7850
7851                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
7852                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
7853                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
7854                 }
7855
7856                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
7857                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
7858                                                            env->prev_insn_idx);
7859                         if (err)
7860                                 return err;
7861                 }
7862
7863                 regs = cur_regs(env);
7864                 sanitize_mark_insn_seen(env);
7865                 prev_insn_idx = env->insn_idx;
7866
7867                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
7868                         err = check_alu_op(env, insn);
7869                         if (err)
7870                                 return err;
7871
7872                 } else if (class == BPF_LDX) {
7873                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
7874
7875                         /* check for reserved fields is already done */
7876
7877                         /* check src operand */
7878                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7879                         if (err)
7880                                 return err;
7881
7882                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
7883                         if (err)
7884                                 return err;
7885
7886                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
7887
7888                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
7889                          * the state of dst_reg will be updated by this func
7890                          */
7891                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
7892                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7893                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
7894                         if (err)
7895                                 return err;
7896
7897                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
7898
7899                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
7900                                 /* saw a valid insn
7901                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
7902                                  * save type to validate intersecting paths
7903                                  */
7904                                 *prev_src_type = src_reg_type;
7905
7906                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
7907                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
7908                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
7909                                  * with different pointer types:
7910                                  * src_reg == ctx in one branch and
7911                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
7912                                  * Reject it.
7913                                  */
7914                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
7915                                 return -EINVAL;
7916                         }
7917
7918                 } else if (class == BPF_STX) {
7919                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
7920
7921                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
7922                                 err = check_xadd(env, env->insn_idx, insn);
7923                                 if (err)
7924                                         return err;
7925                                 env->insn_idx++;
7926                                 continue;
7927                         }
7928
7929                         /* check src1 operand */
7930                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7931                         if (err)
7932                                 return err;
7933                         /* check src2 operand */
7934                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7935                         if (err)
7936                                 return err;
7937
7938                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
7939
7940                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
7941                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
7942                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7943                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
7944                         if (err)
7945                                 return err;
7946
7947                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
7948
7949                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
7950                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
7951                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
7952                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
7953                                 return -EINVAL;
7954                         }
7955
7956                 } else if (class == BPF_ST) {
7957                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
7958                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
7959                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
7960                                 return -EINVAL;
7961                         }
7962                         /* check src operand */
7963                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7964                         if (err)
7965                                 return err;
7966
7967                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
7968                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
7969                                         insn->dst_reg,
7970                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
7971                                 return -EACCES;
7972                         }
7973
7974                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
7975                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
7976                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7977                                                BPF_WRITE, -1, false);
7978                         if (err)
7979                                 return err;
7980
7981                 } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
7982                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7983
7984                         env->jmps_processed++;
7985                         if (opcode == BPF_CALL) {
7986                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7987                                     insn->off != 0 ||
7988                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
7989                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL) ||
7990                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7991                                     class == BPF_JMP32) {
7992                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
7993                                         return -EINVAL;
7994                                 }
7995
7996                                 if (env->cur_state->active_spin_lock &&
7997                                     (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL ||
7998                                      insn->imm != BPF_FUNC_spin_unlock)) {
7999                                         verbose(env, "function calls are not allowed while holding a lock\n");
8000                                         return -EINVAL;
8001                                 }
8002                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
8003                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
8004                                 else
8005                                         err = check_helper_call(env, insn->imm, env->insn_idx);
8006                                 if (err)
8007                                         return err;
8008
8009                         } else if (opcode == BPF_JA) {
8010                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
8011                                     insn->imm != 0 ||
8012                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
8013                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
8014                                     class == BPF_JMP32) {
8015                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
8016                                         return -EINVAL;
8017                                 }
8018
8019                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
8020                                 continue;
8021
8022                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
8023                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
8024                                     insn->imm != 0 ||
8025                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
8026                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
8027                                     class == BPF_JMP32) {
8028                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
8029                                         return -EINVAL;
8030                                 }
8031
8032                                 if (env->cur_state->active_spin_lock) {
8033                                         verbose(env, "bpf_spin_unlock is missing\n");
8034                                         return -EINVAL;
8035                                 }
8036
8037                                 if (state->curframe) {
8038                                         /* exit from nested function */
8039                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
8040                                         if (err)
8041                                                 return err;
8042                                         do_print_state = true;
8043                                         continue;
8044                                 }
8045
8046                                 err = check_reference_leak(env);
8047                                 if (err)
8048                                         return err;
8049
8050                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
8051                                  * to return the value from eBPF program.
8052                                  * Make sure that it's readable at this time
8053                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
8054                                  * something into it earlier
8055                                  */
8056                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
8057                                 if (err)
8058                                         return err;
8059
8060                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
8061                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
8062                                         return -EACCES;
8063                                 }
8064
8065                                 err = check_return_code(env);
8066                                 if (err)
8067                                         return err;
8068 process_bpf_exit:
8069                                 update_branch_counts(env, env->cur_state);
8070                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx,
8071                                                 &env->insn_idx);
8072                                 if (err < 0) {
8073                                         if (err != -ENOENT)
8074                                                 return err;
8075                                         break;
8076                                 } else {
8077                                         do_print_state = true;
8078                                         continue;
8079                                 }
8080                         } else {
8081                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
8082                                 if (err)
8083                                         return err;
8084                         }
8085                 } else if (class == BPF_LD) {
8086                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
8087
8088                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
8089                                 err = check_ld_abs(env, insn);
8090                                 if (err)
8091                                         return err;
8092
8093                         } else if (mode == BPF_IMM) {
8094                                 err = check_ld_imm(env, insn);
8095                                 if (err)
8096                                         return err;
8097
8098                                 env->insn_idx++;
8099                                 sanitize_mark_insn_seen(env);
8100                         } else {
8101                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
8102                                 return -EINVAL;
8103                         }
8104                 } else {
8105                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
8106                         return -EINVAL;
8107                 }
8108
8109                 env->insn_idx++;
8110         }
8111
8112         env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
8113         return 0;
8114 }
8115
8116 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
8117 {
8118         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
8119                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
8120                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
8121                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
8122 }
8123
8124 static bool is_tracing_prog_type(enum bpf_prog_type type)
8125 {
8126         switch (type) {
8127         case BPF_PROG_TYPE_KPROBE:
8128         case BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT:
8129         case BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT:
8130         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
8131                 return true;
8132         default:
8133                 return false;
8134         }
8135 }
8136
8137 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
8138                                         struct bpf_map *map,
8139                                         struct bpf_prog *prog)
8140
8141 {
8142         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
8143          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
8144          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
8145          * triggered.
8146          */
8147         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
8148                 if (!check_map_prealloc(map)) {
8149                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
8150                         return -EINVAL;
8151                 }
8152                 if (map->inner_map_meta &&
8153                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
8154                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
8155                         return -EINVAL;
8156                 }
8157         }
8158
8159         if ((is_tracing_prog_type(prog->type) ||
8160              prog->type == BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER) &&
8161             map_value_has_spin_lock(map)) {
8162                 verbose(env, "tracing progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
8163                 return -EINVAL;
8164         }
8165
8166         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
8167             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
8168                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
8169                 return -EINVAL;
8170         }
8171
8172         return 0;
8173 }
8174
8175 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
8176 {
8177         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
8178                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
8179 }
8180
8181 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
8182  * replace them with actual map pointers
8183  */
8184 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
8185 {
8186         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8187         int insn_cnt = env->prog->len;
8188         int i, j, err;
8189
8190         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
8191         if (err)
8192                 return err;
8193
8194         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8195                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
8196                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
8197                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
8198                         return -EINVAL;
8199                 }
8200
8201                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
8202                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
8203                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
8204                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
8205                         return -EINVAL;
8206                 }
8207
8208                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
8209                         struct bpf_insn_aux_data *aux;
8210                         struct bpf_map *map;
8211                         struct fd f;
8212                         u64 addr;
8213
8214                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
8215                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
8216                             insn[1].off != 0) {
8217                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
8218                                 return -EINVAL;
8219                         }
8220
8221                         if (insn[0].src_reg == 0)
8222                                 /* valid generic load 64-bit imm */
8223                                 goto next_insn;
8224
8225                         /* In final convert_pseudo_ld_imm64() step, this is
8226                          * converted into regular 64-bit imm load insn.
8227                          */
8228                         if ((insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
8229                              insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) ||
8230                             (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
8231                              insn[1].imm != 0)) {
8232                                 verbose(env,
8233                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
8234                                 return -EINVAL;
8235                         }
8236
8237                         f = fdget(insn[0].imm);
8238                         map = __bpf_map_get(f);
8239                         if (IS_ERR(map)) {
8240                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
8241                                         insn[0].imm);
8242                                 return PTR_ERR(map);
8243                         }
8244
8245                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
8246                         if (err) {
8247                                 fdput(f);
8248                                 return err;
8249                         }
8250
8251                         aux = &env->insn_aux_data[i];
8252                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
8253                                 addr = (unsigned long)map;
8254                         } else {
8255                                 u32 off = insn[1].imm;
8256
8257                                 if (off >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
8258                                         verbose(env, "direct value offset of %u is not allowed\n", off);
8259                                         fdput(f);
8260                                         return -EINVAL;
8261                                 }
8262
8263                                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
8264                                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
8265                                         fdput(f);
8266                                         return -EINVAL;
8267                                 }
8268
8269                                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
8270                                 if (err) {
8271                                         verbose(env, "invalid access to map value pointer, value_size=%u off=%u\n",
8272                                                 map->value_size, off);
8273                                         fdput(f);
8274                                         return err;
8275                                 }
8276
8277                                 aux->map_off = off;
8278                                 addr += off;
8279                         }
8280
8281                         insn[0].imm = (u32)addr;
8282                         insn[1].imm = addr >> 32;
8283
8284                         /* check whether we recorded this map already */
8285                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++) {
8286                                 if (env->used_maps[j] == map) {
8287                                         aux->map_index = j;
8288                                         fdput(f);
8289                                         goto next_insn;
8290                                 }
8291                         }
8292
8293                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
8294                                 fdput(f);
8295                                 return -E2BIG;
8296                         }
8297
8298                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
8299                          * the map will be released by release_maps() or it
8300                          * will be used by the valid program until it's unloaded
8301                          * and all maps are released in free_used_maps()
8302                          */
8303                         map = bpf_map_inc(map, false);
8304                         if (IS_ERR(map)) {
8305                                 fdput(f);
8306                                 return PTR_ERR(map);
8307                         }
8308
8309                         aux->map_index = env->used_map_cnt;
8310                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
8311
8312                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
8313                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog, map)) {
8314                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
8315                                 fdput(f);
8316                                 return -EBUSY;
8317                         }
8318
8319                         fdput(f);
8320 next_insn:
8321                         insn++;
8322                         i++;
8323                         continue;
8324                 }
8325
8326                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
8327                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
8328                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
8329                         return -EINVAL;
8330                 }
8331         }
8332
8333         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
8334          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
8335          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
8336          */
8337         return 0;
8338 }
8339
8340 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
8341 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
8342 {
8343         enum bpf_cgroup_storage_type stype;
8344         int i;
8345
8346         for_each_cgroup_storage_type(stype) {
8347                 if (!env->prog->aux->cgroup_storage[stype])
8348                         continue;
8349                 bpf_cgroup_storage_release(env->prog,
8350                         env->prog->aux->cgroup_storage[stype]);
8351         }
8352
8353         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
8354                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
8355 }
8356
8357 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
8358 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
8359 {
8360         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8361         int insn_cnt = env->prog->len;
8362         int i;
8363
8364         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
8365                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
8366                         insn->src_reg = 0;
8367 }
8368
8369 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
8370  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
8371  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
8372  */
8373 static void adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env,
8374                                  struct bpf_insn_aux_data *new_data,
8375                                  struct bpf_prog *new_prog, u32 off, u32 cnt)
8376 {
8377         struct bpf_insn_aux_data *old_data = env->insn_aux_data;
8378         struct bpf_insn *insn = new_prog->insnsi;
8379         bool old_seen = old_data[off].seen;
8380         u32 prog_len;
8381         int i;
8382
8383         /* aux info at OFF always needs adjustment, no matter fast path
8384          * (cnt == 1) is taken or not. There is no guarantee INSN at OFF is the
8385          * original insn at old prog.
8386          */
8387         old_data[off].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + off + cnt - 1);
8388
8389         if (cnt == 1)
8390                 return;
8391         prog_len = new_prog->len;
8392
8393         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
8394         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
8395                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
8396         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++) {
8397                 /* Expand insni[off]'s seen count to the patched range. */
8398                 new_data[i].seen = old_seen;
8399                 new_data[i].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + i);
8400         }
8401         env->insn_aux_data = new_data;
8402         vfree(old_data);
8403 }
8404
8405 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
8406 {
8407         int i;
8408
8409         if (len == 1)
8410                 return;
8411         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
8412         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
8413                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
8414                         continue;
8415                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
8416         }
8417 }
8418
8419 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
8420                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
8421 {
8422         struct bpf_prog *new_prog;
8423         struct bpf_insn_aux_data *new_data = NULL;
8424
8425         if (len > 1) {
8426                 new_data = vzalloc(array_size(env->prog->len + len - 1,
8427                                               sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
8428                 if (!new_data)
8429                         return NULL;
8430         }
8431
8432         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
8433         if (IS_ERR(new_prog)) {
8434                 if (PTR_ERR(new_prog) == -ERANGE)
8435                         verbose(env,
8436                                 "insn %d cannot be patched due to 16-bit range\n",
8437                                 env->insn_aux_data[off].orig_idx);
8438                 vfree(new_data);
8439                 return NULL;
8440         }
8441         adjust_insn_aux_data(env, new_data, new_prog, off, len);
8442         adjust_subprog_starts(env, off, len);
8443         return new_prog;
8444 }
8445
8446 static int adjust_subprog_starts_after_remove(struct bpf_verifier_env *env,
8447                                               u32 off, u32 cnt)
8448 {
8449         int i, j;
8450
8451         /* find first prog starting at or after off (first to remove) */
8452         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
8453                 if (env->subprog_info[i].start >= off)
8454                         break;
8455         /* find first prog starting at or after off + cnt (first to stay) */
8456         for (j = i; j < env->subprog_cnt; j++)
8457                 if (env->subprog_info[j].start >= off + cnt)
8458                         break;
8459         /* if j doesn't start exactly at off + cnt, we are just removing
8460          * the front of previous prog
8461          */
8462         if (env->subprog_info[j].start != off + cnt)
8463                 j--;
8464
8465         if (j > i) {
8466                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
8467                 int move;
8468
8469                 /* move fake 'exit' subprog as well */
8470                 move = env->subprog_cnt + 1 - j;
8471
8472                 memmove(env->subprog_info + i,
8473                         env->subprog_info + j,
8474                         sizeof(*env->subprog_info) * move);
8475                 env->subprog_cnt -= j - i;
8476
8477                 /* remove func_info */
8478                 if (aux->func_info) {
8479                         move = aux->func_info_cnt - j;
8480
8481                         memmove(aux->func_info + i,
8482                                 aux->func_info + j,
8483                                 sizeof(*aux->func_info) * move);
8484                         aux->func_info_cnt -= j - i;
8485                         /* func_info->insn_off is set after all code rewrites,
8486                          * in adjust_btf_func() - no need to adjust
8487                          */
8488                 }
8489         } else {
8490                 /* convert i from "first prog to remove" to "first to adjust" */
8491                 if (env->subprog_info[i].start == off)
8492                         i++;
8493         }
8494
8495         /* update fake 'exit' subprog as well */
8496         for (; i <= env->subprog_cnt; i++)
8497                 env->subprog_info[i].start -= cnt;
8498
8499         return 0;
8500 }
8501
8502 static int bpf_adj_linfo_after_remove(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
8503                                       u32 cnt)
8504 {
8505         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8506         u32 i, l_off, l_cnt, nr_linfo;
8507         struct bpf_line_info *linfo;
8508
8509         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8510         if (!nr_linfo)
8511                 return 0;
8512
8513         linfo = prog->aux->linfo;
8514
8515         /* find first line info to remove, count lines to be removed */
8516         for (i = 0; i < nr_linfo; i++)
8517                 if (linfo[i].insn_off >= off)
8518                         break;
8519
8520         l_off = i;
8521         l_cnt = 0;
8522         for (; i < nr_linfo; i++)
8523                 if (linfo[i].insn_off < off + cnt)
8524                         l_cnt++;
8525                 else
8526                         break;
8527
8528         /* First live insn doesn't match first live linfo, it needs to "inherit"
8529          * last removed linfo.  prog is already modified, so prog->len == off
8530          * means no live instructions after (tail of the program was removed).
8531          */
8532         if (prog->len != off && l_cnt &&
8533             (i == nr_linfo || linfo[i].insn_off != off + cnt)) {
8534                 l_cnt--;
8535                 linfo[--i].insn_off = off + cnt;
8536         }
8537
8538         /* remove the line info which refer to the removed instructions */
8539         if (l_cnt) {
8540                 memmove(linfo + l_off, linfo + i,
8541                         sizeof(*linfo) * (nr_linfo - i));
8542
8543                 prog->aux->nr_linfo -= l_cnt;
8544                 nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8545         }
8546
8547         /* pull all linfo[i].insn_off >= off + cnt in by cnt */
8548         for (i = l_off; i < nr_linfo; i++)
8549                 linfo[i].insn_off -= cnt;
8550
8551         /* fix up all subprogs (incl. 'exit') which start >= off */
8552         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
8553                 if (env->subprog_info[i].linfo_idx > l_off) {
8554                         /* program may have started in the removed region but
8555                          * may not be fully removed
8556                          */
8557                         if (env->subprog_info[i].linfo_idx >= l_off + l_cnt)
8558                                 env->subprog_info[i].linfo_idx -= l_cnt;
8559                         else
8560                                 env->subprog_info[i].linfo_idx = l_off;
8561                 }
8562
8563         return 0;
8564 }
8565
8566 static int verifier_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt)
8567 {
8568         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8569         unsigned int orig_prog_len = env->prog->len;
8570         int err;
8571
8572         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8573                 bpf_prog_offload_remove_insns(env, off, cnt);
8574
8575         err = bpf_remove_insns(env->prog, off, cnt);
8576         if (err)
8577                 return err;
8578
8579         err = adjust_subprog_starts_after_remove(env, off, cnt);
8580         if (err)
8581                 return err;
8582
8583         err = bpf_adj_linfo_after_remove(env, off, cnt);
8584         if (err)
8585                 return err;
8586
8587         memmove(aux_data + off, aux_data + off + cnt,
8588                 sizeof(*aux_data) * (orig_prog_len - off - cnt));
8589
8590         return 0;
8591 }
8592
8593 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
8594  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
8595  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
8596  * with 'ja -1'.
8597  *
8598  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
8599  * program and through another bug we would manage to jump there, then
8600  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
8601  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
8602  * code could be located.
8603  */
8604 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
8605 {
8606         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8607         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
8608         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8609         const int insn_cnt = env->prog->len;
8610         int i;
8611
8612         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8613                 if (aux_data[i].seen)
8614                         continue;
8615                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
8616                 aux_data[i].zext_dst = false;
8617         }
8618 }
8619
8620 static bool insn_is_cond_jump(u8 code)
8621 {
8622         u8 op;
8623
8624         if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP32)
8625                 return true;
8626
8627         if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
8628                 return false;
8629
8630         op = BPF_OP(code);
8631         return op != BPF_JA && op != BPF_EXIT && op != BPF_CALL;
8632 }
8633
8634 static void opt_hard_wire_dead_code_branches(struct bpf_verifier_env *env)
8635 {
8636         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8637         struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
8638         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8639         const int insn_cnt = env->prog->len;
8640         int i;
8641
8642         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8643                 if (!insn_is_cond_jump(insn->code))
8644                         continue;
8645
8646                 if (!aux_data[i + 1].seen)
8647                         ja.off = insn->off;
8648                 else if (!aux_data[i + 1 + insn->off].seen)
8649                         ja.off = 0;
8650                 else
8651                         continue;
8652
8653                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8654                         bpf_prog_offload_replace_insn(env, i, &ja);
8655
8656                 memcpy(insn, &ja, sizeof(ja));
8657         }
8658 }
8659
8660 static int opt_remove_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
8661 {
8662         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8663         int insn_cnt = env->prog->len;
8664         int i, err;
8665
8666         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8667                 int j;
8668
8669                 j = 0;
8670                 while (i + j < insn_cnt && !aux_data[i + j].seen)
8671                         j++;
8672                 if (!j)
8673                         continue;
8674
8675                 err = verifier_remove_insns(env, i, j);
8676                 if (err)
8677                         return err;
8678                 insn_cnt = env->prog->len;
8679         }
8680
8681         return 0;
8682 }
8683
8684 static int opt_remove_nops(struct bpf_verifier_env *env)
8685 {
8686         const struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
8687         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8688         int insn_cnt = env->prog->len;
8689         int i, err;
8690
8691         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8692                 if (memcmp(&insn[i], &ja, sizeof(ja)))
8693                         continue;
8694
8695                 err = verifier_remove_insns(env, i, 1);
8696                 if (err)
8697                         return err;
8698                 insn_cnt--;
8699                 i--;
8700         }
8701
8702         return 0;
8703 }
8704
8705 static int opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(struct bpf_verifier_env *env,
8706                                          const union bpf_attr *attr)
8707 {
8708         struct bpf_insn *patch, zext_patch[2], rnd_hi32_patch[4];
8709         struct bpf_insn_aux_data *aux = env->insn_aux_data;
8710         int i, patch_len, delta = 0, len = env->prog->len;
8711         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
8712         struct bpf_prog *new_prog;
8713         bool rnd_hi32;
8714
8715         rnd_hi32 = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_RND_HI32;
8716         zext_patch[1] = BPF_ZEXT_REG(0);
8717         rnd_hi32_patch[1] = BPF_ALU64_IMM(BPF_MOV, BPF_REG_AX, 0);
8718         rnd_hi32_patch[2] = BPF_ALU64_IMM(BPF_LSH, BPF_REG_AX, 32);
8719         rnd_hi32_patch[3] = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, 0, BPF_REG_AX);
8720         for (i = 0; i < len; i++) {
8721                 int adj_idx = i + delta;
8722                 struct bpf_insn insn;
8723
8724                 insn = insns[adj_idx];
8725                 if (!aux[adj_idx].zext_dst) {
8726                         u8 code, class;
8727                         u32 imm_rnd;
8728
8729                         if (!rnd_hi32)
8730                                 continue;
8731
8732                         code = insn.code;
8733                         class = BPF_CLASS(code);
8734                         if (insn_no_def(&insn))
8735                                 continue;
8736
8737                         /* NOTE: arg "reg" (the fourth one) is only used for
8738                          *       BPF_STX which has been ruled out in above
8739                          *       check, it is safe to pass NULL here.
8740                          */
8741                         if (is_reg64(env, &insn, insn.dst_reg, NULL, DST_OP)) {
8742                                 if (class == BPF_LD &&
8743                                     BPF_MODE(code) == BPF_IMM)
8744                                         i++;
8745                                 continue;
8746                         }
8747
8748                         /* ctx load could be transformed into wider load. */
8749                         if (class == BPF_LDX &&
8750                             aux[adj_idx].ptr_type == PTR_TO_CTX)
8751                                 continue;
8752
8753                         imm_rnd = get_random_int();
8754                         rnd_hi32_patch[0] = insn;
8755                         rnd_hi32_patch[1].imm = imm_rnd;
8756                         rnd_hi32_patch[3].dst_reg = insn.dst_reg;
8757                         patch = rnd_hi32_patch;
8758                         patch_len = 4;
8759                         goto apply_patch_buffer;
8760                 }
8761
8762                 if (!bpf_jit_needs_zext())
8763                         continue;
8764
8765                 zext_patch[0] = insn;
8766                 zext_patch[1].dst_reg = insn.dst_reg;
8767                 zext_patch[1].src_reg = insn.dst_reg;
8768                 patch = zext_patch;
8769                 patch_len = 2;
8770 apply_patch_buffer:
8771                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, adj_idx, patch, patch_len);
8772                 if (!new_prog)
8773                         return -ENOMEM;
8774                 env->prog = new_prog;
8775                 insns = new_prog->insnsi;
8776                 aux = env->insn_aux_data;
8777                 delta += patch_len - 1;
8778         }
8779
8780         return 0;
8781 }
8782
8783 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
8784  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
8785  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
8786  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
8787  */
8788 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
8789 {
8790         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
8791         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
8792         const int insn_cnt = env->prog->len;
8793         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
8794         u32 target_size, size_default, off;
8795         struct bpf_prog *new_prog;
8796         enum bpf_access_type type;
8797         bool is_narrower_load;
8798
8799         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
8800                 if (!ops->gen_prologue) {
8801                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8802                         return -EINVAL;
8803                 }
8804                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
8805                                         env->prog);
8806                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
8807                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8808                         return -EINVAL;
8809                 } else if (cnt) {
8810                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
8811                         if (!new_prog)
8812                                 return -ENOMEM;
8813
8814                         env->prog = new_prog;
8815                         delta += cnt - 1;
8816                 }
8817         }
8818
8819         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8820                 return 0;
8821
8822         insn = env->prog->insnsi + delta;
8823
8824         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8825                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
8826                 bool ctx_access;
8827
8828                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
8829                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
8830                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
8831                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW)) {
8832                         type = BPF_READ;
8833                         ctx_access = true;
8834                 } else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
8835                            insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
8836                            insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
8837                            insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW) ||
8838                            insn->code == (BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B) ||
8839                            insn->code == (BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H) ||
8840                            insn->code == (BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W) ||
8841                            insn->code == (BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW)) {
8842                         type = BPF_WRITE;
8843                         ctx_access = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX;
8844                 } else {
8845                         continue;
8846                 }
8847
8848                 if (type == BPF_WRITE &&
8849                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_spill) {
8850                         struct bpf_insn patch[] = {
8851                                 *insn,
8852                                 BPF_ST_NOSPEC(),
8853                         };
8854
8855                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
8856                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
8857                         if (!new_prog)
8858                                 return -ENOMEM;
8859
8860                         delta    += cnt - 1;
8861                         env->prog = new_prog;
8862                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8863                         continue;
8864                 }
8865
8866                 if (!ctx_access)
8867                         continue;
8868
8869                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
8870                 case PTR_TO_CTX:
8871                         if (!ops->convert_ctx_access)
8872                                 continue;
8873                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
8874                         break;
8875                 case PTR_TO_SOCKET:
8876                 case PTR_TO_SOCK_COMMON:
8877                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
8878                         break;
8879                 case PTR_TO_TCP_SOCK:
8880                         convert_ctx_access = bpf_tcp_sock_convert_ctx_access;
8881                         break;
8882                 case PTR_TO_XDP_SOCK:
8883                         convert_ctx_access = bpf_xdp_sock_convert_ctx_access;
8884                         break;
8885                 default:
8886                         continue;
8887                 }
8888
8889                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
8890                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
8891
8892                 /* If the read access is a narrower load of the field,
8893                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
8894                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
8895                  * we will apply proper mask to the result.
8896                  */
8897                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
8898                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
8899                 off = insn->off;
8900                 if (is_narrower_load) {
8901                         u8 size_code;
8902
8903                         if (type == BPF_WRITE) {
8904                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
8905                                 return -EINVAL;
8906                         }
8907
8908                         size_code = BPF_H;
8909                         if (ctx_field_size == 4)
8910                                 size_code = BPF_W;
8911                         else if (ctx_field_size == 8)
8912                                 size_code = BPF_DW;
8913
8914                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
8915                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
8916                 }
8917
8918                 target_size = 0;
8919                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
8920                                          &target_size);
8921                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
8922                     (ctx_field_size && !target_size)) {
8923                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8924                         return -EINVAL;
8925                 }
8926
8927                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
8928                         u8 shift = bpf_ctx_narrow_access_offset(
8929                                 off, size, size_default) * 8;
8930                         if (shift && cnt + 1 >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
8931                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx load misconfigured\n");
8932                                 return -EINVAL;
8933                         }
8934                         if (ctx_field_size <= 4) {
8935                                 if (shift)
8936                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
8937                                                                         insn->dst_reg,
8938                                                                         shift);
8939                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
8940                                                                 (1 << size * 8) - 1);
8941                         } else {
8942                                 if (shift)
8943                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
8944                                                                         insn->dst_reg,
8945                                                                         shift);
8946                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
8947                                                                 (1ULL << size * 8) - 1);
8948                         }
8949                 }
8950
8951                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8952                 if (!new_prog)
8953                         return -ENOMEM;
8954
8955                 delta += cnt - 1;
8956
8957                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
8958                 env->prog = new_prog;
8959                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8960         }
8961
8962         return 0;
8963 }
8964
8965 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
8966 {
8967         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
8968         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
8969         struct bpf_insn *insn;
8970         void *old_bpf_func;
8971         int err;
8972
8973         if (env->subprog_cnt <= 1)
8974                 return 0;
8975
8976         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
8977                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8978                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8979                         continue;
8980                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
8981                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
8982                  * propagated in any case.
8983                  */
8984                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
8985                 if (subprog < 0) {
8986                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
8987                                   i + insn->imm + 1);
8988                         return -EFAULT;
8989                 }
8990                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
8991                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
8992                  */
8993                 insn->off = subprog;
8994                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
8995                  * to interpreter will be needed
8996                  */
8997                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
8998                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
8999                 insn->imm = 1;
9000         }
9001
9002         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
9003         if (err)
9004                 goto out_undo_insn;
9005
9006         err = -ENOMEM;
9007         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
9008         if (!func)
9009                 goto out_undo_insn;
9010
9011         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9012                 subprog_start = subprog_end;
9013                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
9014
9015                 len = subprog_end - subprog_start;
9016                 /* BPF_PROG_RUN doesn't call subprogs directly,
9017                  * hence main prog stats include the runtime of subprogs.
9018                  * subprogs don't have IDs and not reachable via prog_get_next_id
9019                  * func[i]->aux->stats will never be accessed and stays NULL
9020                  */
9021                 func[i] = bpf_prog_alloc_no_stats(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
9022                 if (!func[i])
9023                         goto out_free;
9024                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
9025                        len * sizeof(struct bpf_insn));
9026                 func[i]->type = prog->type;
9027                 func[i]->len = len;
9028                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
9029                         goto out_free;
9030                 func[i]->is_func = 1;
9031                 func[i]->aux->func_idx = i;
9032                 /* the btf and func_info will be freed only at prog->aux */
9033                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
9034                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
9035
9036                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
9037                  * Long term would need debug info to populate names
9038                  */
9039                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
9040                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
9041                 func[i]->jit_requested = 1;
9042                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
9043                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
9044                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
9045                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
9046                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
9047                 if (!func[i]->jited) {
9048                         err = -ENOTSUPP;
9049                         goto out_free;
9050                 }
9051                 cond_resched();
9052         }
9053         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
9054          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
9055          * run last pass of JIT
9056          */
9057         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9058                 insn = func[i]->insnsi;
9059                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
9060                         if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9061                             insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9062                                 continue;
9063                         subprog = insn->off;
9064                         insn->imm = BPF_CAST_CALL(func[subprog]->bpf_func) -
9065                                     __bpf_call_base;
9066                 }
9067
9068                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
9069                  * of the JITed images for each function in the program
9070                  *
9071                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
9072                  * might not be large enough to hold the offset of the start
9073                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
9074                  *
9075                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
9076                  * by using its subprog id, available from the off field of
9077                  * the call instruction, as an index for this list
9078                  */
9079                 func[i]->aux->func = func;
9080                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
9081         }
9082         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9083                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
9084                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
9085                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
9086                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
9087                         err = -ENOTSUPP;
9088                         goto out_free;
9089                 }
9090                 cond_resched();
9091         }
9092
9093         /* finally lock prog and jit images for all functions and
9094          * populate kallsysm
9095          */
9096         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9097                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
9098                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
9099         }
9100
9101         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
9102          * prog consistent for later dump requests, so they can
9103          * later look the same as if they were interpreted only.
9104          */
9105         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
9106                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9107                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9108                         continue;
9109                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
9110                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
9111                 insn->imm = subprog;
9112         }
9113
9114         prog->jited = 1;
9115         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
9116         prog->aux->func = func;
9117         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
9118         bpf_prog_free_unused_jited_linfo(prog);
9119         return 0;
9120 out_free:
9121         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
9122                 if (func[i])
9123                         bpf_jit_free(func[i]);
9124         kfree(func);
9125 out_undo_insn:
9126         /* cleanup main prog to be interpreted */
9127         prog->jit_requested = 0;
9128         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
9129                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9130                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9131                         continue;
9132                 insn->off = 0;
9133                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
9134         }
9135         bpf_prog_free_jited_linfo(prog);
9136         return err;
9137 }
9138
9139 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
9140 {
9141 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
9142         struct bpf_prog *prog = env->prog;
9143         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
9144         int i, depth;
9145 #endif
9146         int err = 0;
9147
9148         if (env->prog->jit_requested &&
9149             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9150                 err = jit_subprogs(env);
9151                 if (err == 0)
9152                         return 0;
9153                 if (err == -EFAULT)
9154                         return err;
9155         }
9156 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
9157         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
9158                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9159                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9160                         continue;
9161                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
9162                 if (depth < 0)
9163                         return depth;
9164                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
9165         }
9166         err = 0;
9167 #endif
9168         return err;
9169 }
9170
9171 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
9172  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
9173  *
9174  * this function is called after eBPF program passed verification
9175  */
9176 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
9177 {
9178         struct bpf_prog *prog = env->prog;
9179         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
9180         const struct bpf_func_proto *fn;
9181         const int insn_cnt = prog->len;
9182         const struct bpf_map_ops *ops;
9183         struct bpf_insn_aux_data *aux;
9184         struct bpf_insn insn_buf[16];
9185         struct bpf_prog *new_prog;
9186         struct bpf_map *map_ptr;
9187         int i, cnt, delta = 0;
9188
9189         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
9190                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
9191                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
9192                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
9193                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
9194                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
9195                         bool isdiv = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV;
9196                         struct bpf_insn *patchlet;
9197                         struct bpf_insn chk_and_div[] = {
9198                                 /* [R,W]x div 0 -> 0 */
9199                                 BPF_RAW_INSN((is64 ? BPF_JMP : BPF_JMP32) |
9200                                              BPF_JNE | BPF_K, insn->src_reg,
9201                                              0, 2, 0),
9202                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
9203                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
9204                                 *insn,
9205                         };
9206                         struct bpf_insn chk_and_mod[] = {
9207                                 /* [R,W]x mod 0 -> [R,W]x */
9208                                 BPF_RAW_INSN((is64 ? BPF_JMP : BPF_JMP32) |
9209                                              BPF_JEQ | BPF_K, insn->src_reg,
9210                                              0, 1 + (is64 ? 0 : 1), 0),
9211                                 *insn,
9212                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
9213                                 BPF_MOV32_REG(insn->dst_reg, insn->dst_reg),
9214                         };
9215
9216                         patchlet = isdiv ? chk_and_div : chk_and_mod;
9217                         cnt = isdiv ? ARRAY_SIZE(chk_and_div) :
9218                                       ARRAY_SIZE(chk_and_mod) - (is64 ? 2 : 0);
9219
9220                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
9221                         if (!new_prog)
9222                                 return -ENOMEM;
9223
9224                         delta    += cnt - 1;
9225                         env->prog = prog = new_prog;
9226                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9227                         continue;
9228                 }
9229
9230                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
9231                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
9232                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
9233                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
9234                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
9235                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9236                                 return -EINVAL;
9237                         }
9238
9239                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9240                         if (!new_prog)
9241                                 return -ENOMEM;
9242
9243                         delta    += cnt - 1;
9244                         env->prog = prog = new_prog;
9245                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9246                         continue;
9247                 }
9248
9249                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
9250                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
9251                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
9252                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
9253                         struct bpf_insn insn_buf[16];
9254                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
9255                         bool issrc, isneg, isimm;
9256                         u32 off_reg;
9257
9258                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9259                         if (!aux->alu_state ||
9260                             aux->alu_state == BPF_ALU_NON_POINTER)
9261                                 continue;
9262
9263                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
9264                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
9265                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
9266                         isimm = aux->alu_state & BPF_ALU_IMMEDIATE;
9267
9268                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
9269                         if (isimm) {
9270                                 *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit);
9271                         } else {
9272                                 if (isneg)
9273                                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
9274                                 *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit);
9275                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
9276                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
9277                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
9278                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
9279                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX, off_reg);
9280                         }
9281                         if (!issrc)
9282                                 *patch++ = BPF_MOV64_REG(insn->dst_reg, insn->src_reg);
9283                         insn->src_reg = BPF_REG_AX;
9284                         if (isneg)
9285                                 insn->code = insn->code == code_add ?
9286                                              code_sub : code_add;
9287                         *patch++ = *insn;
9288                         if (issrc && isneg && !isimm)
9289                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
9290                         cnt = patch - insn_buf;
9291
9292                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9293                         if (!new_prog)
9294                                 return -ENOMEM;
9295
9296                         delta    += cnt - 1;
9297                         env->prog = prog = new_prog;
9298                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9299                         continue;
9300                 }
9301
9302                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
9303                         continue;
9304                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
9305                         continue;
9306
9307                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
9308                         prog->dst_needed = 1;
9309                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
9310                         bpf_user_rnd_init_once();
9311                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
9312                         prog->kprobe_override = 1;
9313                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
9314                         /* If we tail call into other programs, we
9315                          * cannot make any assumptions since they can
9316                          * be replaced dynamically during runtime in
9317                          * the program array.
9318                          */
9319                         prog->cb_access = 1;
9320                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
9321                         env->prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
9322
9323                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
9324                          * conditional branch in the interpeter for every normal
9325                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
9326                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
9327                          */
9328                         insn->imm = 0;
9329                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
9330
9331                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9332                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
9333                                 continue;
9334
9335                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
9336                          * emit two extra insns:
9337                          * if (index >= max_entries) goto out;
9338                          * index &= array->index_mask;
9339                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
9340                          */
9341                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
9342                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
9343                                 return -EINVAL;
9344                         }
9345
9346                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
9347                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
9348                                                   map_ptr->max_entries, 2);
9349                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
9350                                                     container_of(map_ptr,
9351                                                                  struct bpf_array,
9352                                                                  map)->index_mask);
9353                         insn_buf[2] = *insn;
9354                         cnt = 3;
9355                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9356                         if (!new_prog)
9357                                 return -ENOMEM;
9358
9359                         delta    += cnt - 1;
9360                         env->prog = prog = new_prog;
9361                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9362                         continue;
9363                 }
9364
9365                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
9366                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
9367                  * only.
9368                  */
9369                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
9370                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
9371                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
9372                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
9373                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
9374                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
9375                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem)) {
9376                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9377                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
9378                                 goto patch_call_imm;
9379
9380                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
9381                         ops = map_ptr->ops;
9382                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
9383                             ops->map_gen_lookup) {
9384                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
9385                                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
9386                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9387                                         return -EINVAL;
9388                                 }
9389
9390                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
9391                                                                insn_buf, cnt);
9392                                 if (!new_prog)
9393                                         return -ENOMEM;
9394
9395                                 delta    += cnt - 1;
9396                                 env->prog = prog = new_prog;
9397                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9398                                 continue;
9399                         }
9400
9401                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
9402                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
9403                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
9404                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
9405                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
9406                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
9407                                               u64 flags))NULL));
9408                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
9409                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
9410                                               u64 flags))NULL));
9411                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
9412                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
9413                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
9414                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
9415
9416                         switch (insn->imm) {
9417                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
9418                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
9419                                             __bpf_call_base;
9420                                 continue;
9421                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
9422                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
9423                                             __bpf_call_base;
9424                                 continue;
9425                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
9426                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
9427                                             __bpf_call_base;
9428                                 continue;
9429                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
9430                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
9431                                             __bpf_call_base;
9432                                 continue;
9433                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
9434                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
9435                                             __bpf_call_base;
9436                                 continue;
9437                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
9438                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
9439                                             __bpf_call_base;
9440                                 continue;
9441                         }
9442
9443                         goto patch_call_imm;
9444                 }
9445
9446 patch_call_imm:
9447                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
9448                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
9449                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
9450                  */
9451                 if (!fn->func) {
9452                         verbose(env,
9453                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
9454                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
9455                         return -EFAULT;
9456                 }
9457                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
9458         }
9459
9460         return 0;
9461 }
9462
9463 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
9464 {
9465         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
9466         int i;
9467
9468         sl = env->free_list;
9469         while (sl) {
9470                 sln = sl->next;
9471                 free_verifier_state(&sl->state, false);
9472                 kfree(sl);
9473                 sl = sln;
9474         }
9475
9476         if (!env->explored_states)
9477                 return;
9478
9479         for (i = 0; i < state_htab_size(env); i++) {
9480                 sl = env->explored_states[i];
9481
9482                 while (sl) {
9483                         sln = sl->next;
9484                         free_verifier_state(&sl->state, false);
9485                         kfree(sl);
9486                         sl = sln;
9487                 }
9488         }
9489
9490         kvfree(env->explored_states);
9491 }
9492
9493 static void print_verification_stats(struct bpf_verifier_env *env)
9494 {
9495         int i;
9496
9497         if (env->log.level & BPF_LOG_STATS) {
9498                 verbose(env, "verification time %lld usec\n",
9499                         div_u64(env->verification_time, 1000));
9500                 verbose(env, "stack depth ");
9501                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9502                         u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
9503
9504                         verbose(env, "%d", depth);
9505                         if (i + 1 < env->subprog_cnt)
9506                                 verbose(env, "+");
9507                 }
9508                 verbose(env, "\n");
9509         }
9510         verbose(env, "processed %d insns (limit %d) max_states_per_insn %d "
9511                 "total_states %d peak_states %d mark_read %d\n",
9512                 env->insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS,
9513                 env->max_states_per_insn, env->total_states,
9514                 env->peak_states, env->longest_mark_read_walk);
9515 }
9516
9517 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr,
9518               union bpf_attr __user *uattr)
9519 {
9520         u64 start_time = ktime_get_ns();
9521         struct bpf_verifier_env *env;
9522         struct bpf_verifier_log *log;
9523         int i, len, ret = -EINVAL;
9524         bool is_priv;
9525
9526         /* no program is valid */
9527         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
9528                 return -EINVAL;
9529
9530         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
9531          * allocate/free it every time bpf_check() is called
9532          */
9533         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
9534         if (!env)
9535                 return -ENOMEM;
9536         log = &env->log;
9537
9538         len = (*prog)->len;
9539         env->insn_aux_data =
9540                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data), len));
9541         ret = -ENOMEM;
9542         if (!env->insn_aux_data)
9543                 goto err_free_env;
9544         for (i = 0; i < len; i++)
9545                 env->insn_aux_data[i].orig_idx = i;
9546         env->prog = *prog;
9547         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
9548         is_priv = capable(CAP_SYS_ADMIN);
9549
9550         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
9551         if (!is_priv)
9552                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
9553
9554         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
9555                 /* user requested verbose verifier output
9556                  * and supplied buffer to store the verification trace
9557                  */
9558                 log->level = attr->log_level;
9559                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
9560                 log->len_total = attr->log_size;
9561
9562                 ret = -EINVAL;
9563                 /* log attributes have to be sane */
9564                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 2 ||
9565                     !log->level || !log->ubuf || log->level & ~BPF_LOG_MASK)
9566                         goto err_unlock;
9567         }
9568
9569         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
9570         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
9571                 env->strict_alignment = true;
9572         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
9573                 env->strict_alignment = false;
9574
9575         env->allow_ptr_leaks = is_priv;
9576
9577         if (is_priv)
9578                 env->test_state_freq = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_STATE_FREQ;
9579
9580         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
9581         if (ret < 0)
9582                 goto skip_full_check;
9583
9584         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9585                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
9586                 if (ret)
9587                         goto skip_full_check;
9588         }
9589
9590         env->explored_states = kvcalloc(state_htab_size(env),
9591                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
9592                                        GFP_USER);
9593         ret = -ENOMEM;
9594         if (!env->explored_states)
9595                 goto skip_full_check;
9596
9597         ret = check_subprogs(env);
9598         if (ret < 0)
9599                 goto skip_full_check;
9600
9601         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
9602         if (ret < 0)
9603                 goto skip_full_check;
9604
9605         ret = check_cfg(env);
9606         if (ret < 0)
9607                 goto skip_full_check;
9608
9609         ret = do_check(env);
9610         if (env->cur_state) {
9611                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
9612                 env->cur_state = NULL;
9613         }
9614
9615         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
9616                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
9617
9618 skip_full_check:
9619         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
9620         free_states(env);
9621
9622         if (ret == 0)
9623                 ret = check_max_stack_depth(env);
9624
9625         /* instruction rewrites happen after this point */
9626         if (is_priv) {
9627                 if (ret == 0)
9628                         opt_hard_wire_dead_code_branches(env);
9629                 if (ret == 0)
9630                         ret = opt_remove_dead_code(env);
9631                 if (ret == 0)
9632                         ret = opt_remove_nops(env);
9633         } else {
9634                 if (ret == 0)
9635                         sanitize_dead_code(env);
9636         }
9637
9638         if (ret == 0)
9639                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
9640                 ret = convert_ctx_accesses(env);
9641
9642         if (ret == 0)
9643                 ret = fixup_bpf_calls(env);
9644
9645         /* do 32-bit optimization after insn patching has done so those patched
9646          * insns could be handled correctly.
9647          */
9648         if (ret == 0 && !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9649                 ret = opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(env, attr);
9650                 env->prog->aux->verifier_zext = bpf_jit_needs_zext() ? !ret
9651                                                                      : false;
9652         }
9653
9654         if (ret == 0)
9655                 ret = fixup_call_args(env);
9656
9657         env->verification_time = ktime_get_ns() - start_time;
9658         print_verification_stats(env);
9659
9660         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
9661                 ret = -ENOSPC;
9662         if (log->level && !log->ubuf) {
9663                 ret = -EFAULT;
9664                 goto err_release_maps;
9665         }
9666
9667         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
9668                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
9669                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
9670                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
9671                                                           GFP_KERNEL);
9672
9673                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
9674                         ret = -ENOMEM;
9675                         goto err_release_maps;
9676                 }
9677
9678                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
9679                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
9680                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
9681
9682                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
9683                  * bpf_ld_imm64 instructions
9684                  */
9685                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
9686         }
9687
9688         if (ret == 0)
9689                 adjust_btf_func(env);
9690
9691 err_release_maps:
9692         if (!env->prog->aux->used_maps)
9693                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
9694                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
9695                  */
9696                 release_maps(env);
9697         *prog = env->prog;
9698 err_unlock:
9699         if (!is_priv)
9700                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
9701         vfree(env->insn_aux_data);
9702 err_free_env:
9703         kfree(env);
9704         return ret;
9705 }