kernel/bpf/verifier.c

   1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
   2  * Copyright (c) 2016 Facebook
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
   6  * License as published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  */
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/types.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/bpf.h>
  17 #include <linux/bpf_verifier.h>
  18 #include <linux/filter.h>
  19 #include <net/netlink.h>
  20 #include <linux/file.h>
  21 #include <linux/vmalloc.h>
  22
  23 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
  24  * instruction by instruction and updates register/stack state.
  25  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
  26  *
  27  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
  28  * It rejects the following programs:
  29  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
  30  * - if loop is present (detected via back-edge)
  31  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
  32  * - out of bounds or malformed jumps
  33  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
  34  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
  35  * analysis is limited to 32k insn, which may be hit even if total number of
  36  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
  37  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
  38  *
  39  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
  40  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
  41  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
  42  * copied to R1.
  43  *
  44  * All registers are 64-bit.
  45  * R0 - return register
  46  * R1-R5 argument passing registers
  47  * R6-R9 callee saved registers
  48  * R10 - frame pointer read-only
  49  *
  50  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
  51  * and has type PTR_TO_CTX.
  52  *
  53  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
  54  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
  55  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
  56  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
  57  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
  58  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
  59  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
  60  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
  61  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
  62  *
  63  * Most of the time the registers have UNKNOWN_VALUE type, which
  64  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
  65  * (like pointer plus pointer becomes UNKNOWN_VALUE type)
  66  *
  67  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
  68  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, FRAME_PTR. These are three pointer
  69  * types recognized by check_mem_access() function.
  70  *
  71  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
  72  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
  73  *
  74  * registers used to pass values to function calls are checked against
  75  * function argument constraints.
  76  *
  77  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
  78  * It means that the register type passed to this function must be
  79  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
  80  * 'pointer to map element key'
  81  *
  82  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
  83  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
  84  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
  85  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
  86  *
  87  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
  88  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
  89  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
  90  * the helper function as a pointer to map element key.
  91  *
  92  * On the kernel side the helper function looks like:
  93  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
  94  * {
  95  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
  96  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
  97  *    void *value;
  98  *
  99  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
 100  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
 101  *    the stack of eBPF program.
 102  * }
 103  *
 104  * Corresponding eBPF program may look like:
 105  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
 106  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
 107  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
 108  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
 109  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
 110  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
 111  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
 112  *
 113  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
 114  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
 115  * and were initialized prior to this call.
 116  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
 117  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
 118  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
 119  * returns ether pointer to map value or NULL.
 120  *
 121  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
 122  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
 123  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
 124  * branch. See check_cond_jmp_op().
 125  *
 126  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
 127  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
 128  */
 129
 130 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
 131 struct bpf_verifier_stack_elem {
 132         /* verifer state is 'st'
 133          * before processing instruction 'insn_idx'
 134          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
 135          */
 136         struct bpf_verifier_state st;
 137         int insn_idx;
 138         int prev_insn_idx;
 139         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
 140 };
 141
 142 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      98304
 143 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
 144
 145 struct bpf_call_arg_meta {
 146         struct bpf_map *map_ptr;
 147         bool raw_mode;
 148         bool pkt_access;
 149         int regno;
 150         int access_size;
 151 };
 152
 153 /* verbose verifier prints what it's seeing
 154  * bpf_check() is called under lock, so no race to access these global vars
 155  */
 156 static u32 log_level, log_size, log_len;
 157 static char *log_buf;
 158
 159 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
 160
 161 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
 162  * verbose() is used to dump the verification trace to the log, so the user
 163  * can figure out what's wrong with the program
 164  */
 165 static __printf(1, 2) void verbose(const char *fmt, ...)
 166 {
 167         va_list args;
 168
 169         if (log_level == 0 || log_len >= log_size - 1)
 170                 return;
 171
 172         va_start(args, fmt);
 173         log_len += vscnprintf(log_buf + log_len, log_size - log_len, fmt, args);
 174         va_end(args);
 175 }
 176
 177 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
 178 static const char * const reg_type_str[] = {
 179         [NOT_INIT]              = "?",
 180         [UNKNOWN_VALUE]         = "inv",
 181         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
 182         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
 183         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
 184         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
 185         [PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ]  = "map_value_adj",
 186         [FRAME_PTR]             = "fp",
 187         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
 188         [CONST_IMM]             = "imm",
 189         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
 190         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
 191 };
 192
 193 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state)
 194 {
 195         struct bpf_reg_state *reg;
 196         enum bpf_reg_type t;
 197         int i;
 198
 199         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 200                 reg = &state->regs[i];
 201                 t = reg->type;
 202                 if (t == NOT_INIT)
 203                         continue;
 204                 verbose(" R%d=%s", i, reg_type_str[t]);
 205                 if (t == CONST_IMM || t == PTR_TO_STACK)
 206                         verbose("%lld", reg->imm);
 207                 else if (t == PTR_TO_PACKET)
 208                         verbose("(id=%d,off=%d,r=%d)",
 209                                 reg->id, reg->off, reg->range);
 210                 else if (t == UNKNOWN_VALUE && reg->imm)
 211                         verbose("%lld", reg->imm);
 212                 else if (t == CONST_PTR_TO_MAP || t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
 213                          t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
 214                          t == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ)
 215                         verbose("(ks=%d,vs=%d,id=%u)",
 216                                 reg->map_ptr->key_size,
 217                                 reg->map_ptr->value_size,
 218                                 reg->id);
 219                 if (reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
 220                         verbose(",min_value=%lld",
 221                                 (long long)reg->min_value);
 222                 if (reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
 223                         verbose(",max_value=%llu",
 224                                 (unsigned long long)reg->max_value);
 225         }
 226         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
 227                 if (state->stack_slot_type[i] == STACK_SPILL)
 228                         verbose(" fp%d=%s", -MAX_BPF_STACK + i,
 229                                 reg_type_str[state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE].type]);
 230         }
 231         verbose("\n");
 232 }
 233
 234 static const char *const bpf_class_string[] = {
 235         [BPF_LD]    = "ld",
 236         [BPF_LDX]   = "ldx",
 237         [BPF_ST]    = "st",
 238         [BPF_STX]   = "stx",
 239         [BPF_ALU]   = "alu",
 240         [BPF_JMP]   = "jmp",
 241         [BPF_RET]   = "BUG",
 242         [BPF_ALU64] = "alu64",
 243 };
 244
 245 static const char *const bpf_alu_string[16] = {
 246         [BPF_ADD >> 4]  = "+=",
 247         [BPF_SUB >> 4]  = "-=",
 248         [BPF_MUL >> 4]  = "*=",
 249         [BPF_DIV >> 4]  = "/=",
 250         [BPF_OR  >> 4]  = "|=",
 251         [BPF_AND >> 4]  = "&=",
 252         [BPF_LSH >> 4]  = "<<=",
 253         [BPF_RSH >> 4]  = ">>=",
 254         [BPF_NEG >> 4]  = "neg",
 255         [BPF_MOD >> 4]  = "%=",
 256         [BPF_XOR >> 4]  = "^=",
 257         [BPF_MOV >> 4]  = "=",
 258         [BPF_ARSH >> 4] = "s>>=",
 259         [BPF_END >> 4]  = "endian",
 260 };
 261
 262 static const char *const bpf_ldst_string[] = {
 263         [BPF_W >> 3]  = "u32",
 264         [BPF_H >> 3]  = "u16",
 265         [BPF_B >> 3]  = "u8",
 266         [BPF_DW >> 3] = "u64",
 267 };
 268
 269 static const char *const bpf_jmp_string[16] = {
 270         [BPF_JA >> 4]   = "jmp",
 271         [BPF_JEQ >> 4]  = "==",
 272         [BPF_JGT >> 4]  = ">",
 273         [BPF_JGE >> 4]  = ">=",
 274         [BPF_JSET >> 4] = "&",
 275         [BPF_JNE >> 4]  = "!=",
 276         [BPF_JSGT >> 4] = "s>",
 277         [BPF_JSGE >> 4] = "s>=",
 278         [BPF_CALL >> 4] = "call",
 279         [BPF_EXIT >> 4] = "exit",
 280 };
 281
 282 static void print_bpf_insn(const struct bpf_verifier_env *env,
 283                            const struct bpf_insn *insn)
 284 {
 285         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
 286
 287         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
 288                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X)
 289                         verbose("(%02x) %sr%d %s %sr%d\n",
 290                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 291                                 insn->dst_reg,
 292                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 293                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 294                                 insn->src_reg);
 295                 else
 296                         verbose("(%02x) %sr%d %s %s%d\n",
 297                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 298                                 insn->dst_reg,
 299                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 300                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 301                                 insn->imm);
 302         } else if (class == BPF_STX) {
 303                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_MEM)
 304                         verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = r%d\n",
 305                                 insn->code,
 306                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 307                                 insn->dst_reg,
 308                                 insn->off, insn->src_reg);
 309                 else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD)
 310                         verbose("(%02x) lock *(%s *)(r%d %+d) += r%d\n",
 311                                 insn->code,
 312                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 313                                 insn->dst_reg, insn->off,
 314                                 insn->src_reg);
 315                 else
 316                         verbose("BUG_%02x\n", insn->code);
 317         } else if (class == BPF_ST) {
 318                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 319                         verbose("BUG_st_%02x\n", insn->code);
 320                         return;
 321                 }
 322                 verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = %d\n",
 323                         insn->code,
 324                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 325                         insn->dst_reg,
 326                         insn->off, insn->imm);
 327         } else if (class == BPF_LDX) {
 328                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 329                         verbose("BUG_ldx_%02x\n", insn->code);
 330                         return;
 331                 }
 332                 verbose("(%02x) r%d = *(%s *)(r%d %+d)\n",
 333                         insn->code, insn->dst_reg,
 334                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 335                         insn->src_reg, insn->off);
 336         } else if (class == BPF_LD) {
 337                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) {
 338                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[%d]\n",
 339                                 insn->code,
 340                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 341                                 insn->imm);
 342                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND) {
 343                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[r%d + %d]\n",
 344                                 insn->code,
 345                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 346                                 insn->src_reg, insn->imm);
 347                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IMM &&
 348                            BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW) {
 349                         /* At this point, we already made sure that the second
 350                          * part of the ldimm64 insn is accessible.
 351                          */
 352                         u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
 353                         bool map_ptr = insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD;
 354
 355                         if (map_ptr && !env->allow_ptr_leaks)
 356                                 imm = 0;
 357
 358                         verbose("(%02x) r%d = 0x%llx\n", insn->code,
 359                                 insn->dst_reg, (unsigned long long)imm);
 360                 } else {
 361                         verbose("BUG_ld_%02x\n", insn->code);
 362                         return;
 363                 }
 364         } else if (class == BPF_JMP) {
 365                 u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
 366
 367                 if (opcode == BPF_CALL) {
 368                         verbose("(%02x) call %d\n", insn->code, insn->imm);
 369                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_JA)) {
 370                         verbose("(%02x) goto pc%+d\n",
 371                                 insn->code, insn->off);
 372                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_EXIT)) {
 373                         verbose("(%02x) exit\n", insn->code);
 374                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
 375                         verbose("(%02x) if r%d %s r%d goto pc%+d\n",
 376                                 insn->code, insn->dst_reg,
 377                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 378                                 insn->src_reg, insn->off);
 379                 } else {
 380                         verbose("(%02x) if r%d %s 0x%x goto pc%+d\n",
 381                                 insn->code, insn->dst_reg,
 382                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 383                                 insn->imm, insn->off);
 384                 }
 385         } else {
 386                 verbose("(%02x) %s\n", insn->code, bpf_class_string[class]);
 387         }
 388 }
 389
 390 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx)
 391 {
 392         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 393         int insn_idx;
 394
 395         if (env->head == NULL)
 396                 return -1;
 397
 398         memcpy(&env->cur_state, &env->head->st, sizeof(env->cur_state));
 399         insn_idx = env->head->insn_idx;
 400         if (prev_insn_idx)
 401                 *prev_insn_idx = env->head->prev_insn_idx;
 402         elem = env->head->next;
 403         kfree(env->head);
 404         env->head = elem;
 405         env->stack_size--;
 406         return insn_idx;
 407 }
 408
 409 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
 410                                              int insn_idx, int prev_insn_idx)
 411 {
 412         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 413
 414         elem = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
 415         if (!elem)
 416                 goto err;
 417
 418         memcpy(&elem->st, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
 419         elem->insn_idx = insn_idx;
 420         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
 421         elem->next = env->head;
 422         env->head = elem;
 423         env->stack_size++;
 424         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
 425                 verbose("BPF program is too complex\n");
 426                 goto err;
 427         }
 428         return &elem->st;
 429 err:
 430         /* pop all elements and return */
 431         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
 432         return NULL;
 433 }
 434
 435 #define CALLER_SAVED_REGS 6
 436 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
 437         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
 438 };
 439
 440 static void init_reg_state(struct bpf_reg_state *regs)
 441 {
 442         int i;
 443
 444         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 445                 regs[i].type = NOT_INIT;
 446                 regs[i].imm = 0;
 447                 regs[i].min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
 448                 regs[i].max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
 449         }
 450
 451         /* frame pointer */
 452         regs[BPF_REG_FP].type = FRAME_PTR;
 453
 454         /* 1st arg to a function */
 455         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
 456 }
 457
 458 static void __mark_reg_unknown_value(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 459 {
 460         regs[regno].type = UNKNOWN_VALUE;
 461         regs[regno].id = 0;
 462         regs[regno].imm = 0;
 463 }
 464
 465 static void mark_reg_unknown_value(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 466 {
 467         BUG_ON(regno >= MAX_BPF_REG);
 468         __mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 469 }
 470
 471 static void reset_reg_range_values(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 472 {
 473         regs[regno].min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
 474         regs[regno].max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
 475 }
 476
 477 enum reg_arg_type {
 478         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
 479         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
 480         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
 481 };
 482
 483 static int check_reg_arg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno,
 484                          enum reg_arg_type t)
 485 {
 486         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
 487                 verbose("R%d is invalid\n", regno);
 488                 return -EINVAL;
 489         }
 490
 491         if (t == SRC_OP) {
 492                 /* check whether register used as source operand can be read */
 493                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
 494                         verbose("R%d !read_ok\n", regno);
 495                         return -EACCES;
 496                 }
 497         } else {
 498                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
 499                 if (regno == BPF_REG_FP) {
 500                         verbose("frame pointer is read only\n");
 501                         return -EACCES;
 502                 }
 503                 if (t == DST_OP)
 504                         mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 505         }
 506         return 0;
 507 }
 508
 509 static int bpf_size_to_bytes(int bpf_size)
 510 {
 511         if (bpf_size == BPF_W)
 512                 return 4;
 513         else if (bpf_size == BPF_H)
 514                 return 2;
 515         else if (bpf_size == BPF_B)
 516                 return 1;
 517         else if (bpf_size == BPF_DW)
 518                 return 8;
 519         else
 520                 return -EINVAL;
 521 }
 522
 523 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
 524 {
 525         switch (type) {
 526         case PTR_TO_MAP_VALUE:
 527         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
 528         case PTR_TO_STACK:
 529         case PTR_TO_CTX:
 530         case PTR_TO_PACKET:
 531         case PTR_TO_PACKET_END:
 532         case FRAME_PTR:
 533         case CONST_PTR_TO_MAP:
 534                 return true;
 535         default:
 536                 return false;
 537         }
 538 }
 539
 540 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
 541  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
 542  */
 543 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
 544                              struct bpf_verifier_state *state, int off,
 545                              int size, int value_regno, int insn_idx)
 546 {
 547         int i, spi = (MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE;
 548         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
 549          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
 550          */
 551
 552         if (value_regno >= 0 &&
 553             is_spillable_regtype(state->regs[value_regno].type)) {
 554
 555                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
 556                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 557                         verbose("invalid size of register spill\n");
 558                         return -EACCES;
 559                 }
 560
 561                 /* save register state */
 562                 state->spilled_regs[spi] = state->regs[value_regno];
 563
 564                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
 565                         if (state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] == STACK_MISC &&
 566                             !env->allow_ptr_leaks) {
 567                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
 568                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
 569
 570                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
 571                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
 572                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
 573                                  * (speculative store bypass)
 574                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
 575                                  * store of zero.
 576                                  */
 577                                 if (*poff && *poff != soff) {
 578                                         /* disallow programs where single insn stores
 579                                          * into two different stack slots, since verifier
 580                                          * cannot sanitize them
 581                                          */
 582                                         verbose("insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
 583                                                 insn_idx, *poff, soff);
 584                                         return -EINVAL;
 585                                 }
 586                                 *poff = soff;
 587                         }
 588                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_SPILL;
 589                 }
 590         } else {
 591                 /* regular write of data into stack */
 592                 state->spilled_regs[spi] = (struct bpf_reg_state) {};
 593
 594                 for (i = 0; i < size; i++)
 595                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_MISC;
 596         }
 597         return 0;
 598 }
 599
 600 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_state *state, int off, int size,
 601                             int value_regno)
 602 {
 603         u8 *slot_type;
 604         int i;
 605
 606         slot_type = &state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off];
 607
 608         if (slot_type[0] == STACK_SPILL) {
 609                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 610                         verbose("invalid size of register spill\n");
 611                         return -EACCES;
 612                 }
 613                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
 614                         if (slot_type[i] != STACK_SPILL) {
 615                                 verbose("corrupted spill memory\n");
 616                                 return -EACCES;
 617                         }
 618                 }
 619
 620                 if (value_regno >= 0)
 621                         /* restore register state from stack */
 622                         state->regs[value_regno] =
 623                                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE];
 624                 return 0;
 625         } else {
 626                 for (i = 0; i < size; i++) {
 627                         if (slot_type[i] != STACK_MISC) {
 628                                 verbose("invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
 629                                         off, i, size);
 630                                 return -EACCES;
 631                         }
 632                 }
 633                 if (value_regno >= 0)
 634                         /* have read misc data from the stack */
 635                         mark_reg_unknown_value(state->regs, value_regno);
 636                 return 0;
 637         }
 638 }
 639
 640 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
 641 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 642                             int size)
 643 {
 644         struct bpf_map *map = env->cur_state.regs[regno].map_ptr;
 645
 646         if (off < 0 || off + size > map->value_size) {
 647                 verbose("invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
 648                         map->value_size, off, size);
 649                 return -EACCES;
 650         }
 651         return 0;
 652 }
 653
 654 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
 655
 656 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
 657                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta)
 658 {
 659         switch (env->prog->type) {
 660         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
 661         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
 662         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
 663                 if (meta)
 664                         return meta->pkt_access;
 665
 666                 env->seen_direct_write = true;
 667                 return true;
 668         default:
 669                 return false;
 670         }
 671 }
 672
 673 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 674                                int size)
 675 {
 676         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 677         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
 678
 679         off += reg->off;
 680         if (off < 0 || size <= 0 || off + size > reg->range) {
 681                 verbose("invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
 682                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
 683                 return -EACCES;
 684         }
 685         return 0;
 686 }
 687
 688 /* check access to 'struct bpf_context' fields */
 689 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int off, int size,
 690                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
 691 {
 692         /* for analyzer ctx accesses are already validated and converted */
 693         if (env->analyzer_ops)
 694                 return 0;
 695
 696         if (env->prog->aux->ops->is_valid_access &&
 697             env->prog->aux->ops->is_valid_access(off, size, t, reg_type)) {
 698                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
 699                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
 700                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
 701                 return 0;
 702         }
 703
 704         verbose("invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
 705         return -EACCES;
 706 }
 707
 708 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
 709                                const struct bpf_reg_state *reg)
 710 {
 711         if (allow_ptr_leaks)
 712                 return false;
 713
 714         switch (reg->type) {
 715         case UNKNOWN_VALUE:
 716         case CONST_IMM:
 717                 return false;
 718         default:
 719                 return true;
 720         }
 721 }
 722
 723 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
 724 {
 725         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, &env->cur_state.regs[regno]);
 726 }
 727
 728 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
 729 {
 730         const struct bpf_reg_state *reg = &env->cur_state.regs[regno];
 731
 732         return reg->type == PTR_TO_CTX;
 733 }
 734
 735 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
 736                                struct bpf_reg_state *reg, int off, int size)
 737 {
 738         if (reg->type != PTR_TO_PACKET && reg->type != PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ) {
 739                 if (off % size != 0) {
 740                         verbose("misaligned access off %d size %d\n",
 741                                 off, size);
 742                         return -EACCES;
 743                 } else {
 744                         return 0;
 745                 }
 746         }
 747
 748         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
 749                 /* misaligned access to packet is ok on x86,arm,arm64 */
 750                 return 0;
 751
 752         if (reg->id && size != 1) {
 753                 verbose("Unknown packet alignment. Only byte-sized access allowed\n");
 754                 return -EACCES;
 755         }
 756
 757         /* skb->data is NET_IP_ALIGN-ed */
 758         if (reg->type == PTR_TO_PACKET &&
 759             (NET_IP_ALIGN + reg->off + off) % size != 0) {
 760                 verbose("misaligned packet access off %d+%d+%d size %d\n",
 761                         NET_IP_ALIGN, reg->off, off, size);
 762                 return -EACCES;
 763         }
 764         return 0;
 765 }
 766
 767 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
 768  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
 769  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
 770  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
 771  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
 772  */
 773 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno, int off,
 774                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
 775                             int value_regno)
 776 {
 777         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 778         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
 779         int size, err = 0;
 780
 781         if (reg->type == PTR_TO_STACK)
 782                 off += reg->imm;
 783
 784         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
 785         if (size < 0)
 786                 return size;
 787
 788         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size);
 789         if (err)
 790                 return err;
 791
 792         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
 793             reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ) {
 794                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 795                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 796                         verbose("R%d leaks addr into map\n", value_regno);
 797                         return -EACCES;
 798                 }
 799
 800                 /* If we adjusted the register to this map value at all then we
 801                  * need to change off and size to min_value and max_value
 802                  * respectively to make sure our theoretical access will be
 803                  * safe.
 804                  */
 805                 if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ) {
 806                         if (log_level)
 807                                 print_verifier_state(state);
 808                         env->varlen_map_value_access = true;
 809                         /* The minimum value is only important with signed
 810                          * comparisons where we can't assume the floor of a
 811                          * value is 0.  If we are using signed variables for our
 812                          * index'es we need to make sure that whatever we use
 813                          * will have a set floor within our range.
 814                          */
 815                         if (reg->min_value < 0) {
 816                                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
 817                                         regno);
 818                                 return -EACCES;
 819                         }
 820                         err = check_map_access(env, regno, reg->min_value + off,
 821                                                size);
 822                         if (err) {
 823                                 verbose("R%d min value is outside of the array range\n",
 824                                         regno);
 825                                 return err;
 826                         }
 827
 828                         /* If we haven't set a max value then we need to bail
 829                          * since we can't be sure we won't do bad things.
 830                          */
 831                         if (reg->max_value == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) {
 832                                 verbose("R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
 833                                         regno);
 834                                 return -EACCES;
 835                         }
 836                         off += reg->max_value;
 837                 }
 838                 err = check_map_access(env, regno, off, size);
 839                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
 840                         mark_reg_unknown_value(state->regs, value_regno);
 841
 842         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
 843                 enum bpf_reg_type reg_type = UNKNOWN_VALUE;
 844
 845                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 846                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 847                         verbose("R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
 848                         return -EACCES;
 849                 }
 850                 err = check_ctx_access(env, off, size, t, &reg_type);
 851                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
 852                         mark_reg_unknown_value(state->regs, value_regno);
 853                         /* note that reg.[id|off|range] == 0 */
 854                         state->regs[value_regno].type = reg_type;
 855                 }
 856
 857         } else if (reg->type == FRAME_PTR || reg->type == PTR_TO_STACK) {
 858                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
 859                         verbose("invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
 860                         return -EACCES;
 861                 }
 862                 if (t == BPF_WRITE) {
 863                         if (!env->allow_ptr_leaks &&
 864                             state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off] == STACK_SPILL &&
 865                             size != BPF_REG_SIZE) {
 866                                 verbose("attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
 867                                 return -EACCES;
 868                         }
 869                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
 870                                                 value_regno, insn_idx);
 871                 } else {
 872                         err = check_stack_read(state, off, size, value_regno);
 873                 }
 874         } else if (state->regs[regno].type == PTR_TO_PACKET) {
 875                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL)) {
 876                         verbose("cannot write into packet\n");
 877                         return -EACCES;
 878                 }
 879                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 880                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 881                         verbose("R%d leaks addr into packet\n", value_regno);
 882                         return -EACCES;
 883                 }
 884                 err = check_packet_access(env, regno, off, size);
 885                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
 886                         mark_reg_unknown_value(state->regs, value_regno);
 887         } else {
 888                 verbose("R%d invalid mem access '%s'\n",
 889                         regno, reg_type_str[reg->type]);
 890                 return -EACCES;
 891         }
 892
 893         if (!err && size <= 2 && value_regno >= 0 && env->allow_ptr_leaks &&
 894             state->regs[value_regno].type == UNKNOWN_VALUE) {
 895                 /* 1 or 2 byte load zero-extends, determine the number of
 896                  * zero upper bits. Not doing it fo 4 byte load, since
 897                  * such values cannot be added to ptr_to_packet anyway.
 898                  */
 899                 state->regs[value_regno].imm = 64 - size * 8;
 900         }
 901         return err;
 902 }
 903
 904 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
 905 {
 906         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 907         int err;
 908
 909         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
 910             insn->imm != 0) {
 911                 verbose("BPF_XADD uses reserved fields\n");
 912                 return -EINVAL;
 913         }
 914
 915         /* check src1 operand */
 916         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
 917         if (err)
 918                 return err;
 919
 920         /* check src2 operand */
 921         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
 922         if (err)
 923                 return err;
 924
 925         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
 926                 verbose("R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
 927                 return -EACCES;
 928         }
 929
 930         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
 931                 verbose("BPF_XADD stores into R%d context is not allowed\n",
 932                         insn->dst_reg);
 933                 return -EACCES;
 934         }
 935
 936         /* check whether atomic_add can read the memory */
 937         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
 938                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
 939         if (err)
 940                 return err;
 941
 942         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
 943         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
 944                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
 945 }
 946
 947 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
 948  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
 949  * and all elements of stack are initialized
 950  */
 951 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
 952                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
 953                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
 954 {
 955         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 956         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
 957         int off, i;
 958
 959         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK) {
 960                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
 961                     regs[regno].type == CONST_IMM &&
 962                     regs[regno].imm  == 0)
 963                         return 0;
 964
 965                 verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
 966                         reg_type_str[regs[regno].type],
 967                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
 968                 return -EACCES;
 969         }
 970
 971         off = regs[regno].imm;
 972         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
 973             access_size <= 0) {
 974                 verbose("invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
 975                         regno, off, access_size);
 976                 return -EACCES;
 977         }
 978
 979         if (meta && meta->raw_mode) {
 980                 meta->access_size = access_size;
 981                 meta->regno = regno;
 982                 return 0;
 983         }
 984
 985         for (i = 0; i < access_size; i++) {
 986                 if (state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] != STACK_MISC) {
 987                         verbose("invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
 988                                 off, i, access_size);
 989                         return -EACCES;
 990                 }
 991         }
 992         return 0;
 993 }
 994
 995 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
 996                           enum bpf_arg_type arg_type,
 997                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
 998 {
 999         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *reg = &regs[regno];
1000         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
1001         int err = 0;
1002
1003         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
1004                 return 0;
1005
1006         if (type == NOT_INIT) {
1007                 verbose("R%d !read_ok\n", regno);
1008                 return -EACCES;
1009         }
1010
1011         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
1012                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
1013                         verbose("R%d leaks addr into helper function\n", regno);
1014                         return -EACCES;
1015                 }
1016                 return 0;
1017         }
1018
1019         if (type == PTR_TO_PACKET && !may_access_direct_pkt_data(env, meta)) {
1020                 verbose("helper access to the packet is not allowed\n");
1021                 return -EACCES;
1022         }
1023
1024         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
1025             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1026                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1027                 if (type != PTR_TO_PACKET && type != expected_type)
1028                         goto err_type;
1029         } else if (arg_type == ARG_CONST_STACK_SIZE ||
1030                    arg_type == ARG_CONST_STACK_SIZE_OR_ZERO) {
1031                 expected_type = CONST_IMM;
1032                 if (type != expected_type)
1033                         goto err_type;
1034         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1035                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
1036                 if (type != expected_type)
1037                         goto err_type;
1038         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
1039                 expected_type = PTR_TO_CTX;
1040                 if (type != expected_type)
1041                         goto err_type;
1042         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_STACK ||
1043                    arg_type == ARG_PTR_TO_RAW_STACK) {
1044                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1045                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
1046                  * passed in as argument, it's a CONST_IMM type. Final test
1047                  * happens during stack boundary checking.
1048                  */
1049                 if (type == CONST_IMM && reg->imm == 0)
1050                         /* final test in check_stack_boundary() */;
1051                 else if (type != PTR_TO_PACKET && type != expected_type)
1052                         goto err_type;
1053                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_RAW_STACK;
1054         } else {
1055                 verbose("unsupported arg_type %d\n", arg_type);
1056                 return -EFAULT;
1057         }
1058
1059         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1060                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
1061                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
1062         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
1063                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
1064                  * check that [key, key + map->key_size) are within
1065                  * stack limits and initialized
1066                  */
1067                 if (!meta->map_ptr) {
1068                         /* in function declaration map_ptr must come before
1069                          * map_key, so that it's verified and known before
1070                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1071                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1072                          */
1073                         verbose("invalid map_ptr to access map->key\n");
1074                         return -EACCES;
1075                 }
1076                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1077                         err = check_packet_access(env, regno, 0,
1078                                                   meta->map_ptr->key_size);
1079                 else
1080                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1081                                                    meta->map_ptr->key_size,
1082                                                    false, NULL);
1083         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1084                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1085                  * check [value, value + map->value_size) validity
1086                  */
1087                 if (!meta->map_ptr) {
1088                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1089                         verbose("invalid map_ptr to access map->value\n");
1090                         return -EACCES;
1091                 }
1092                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1093                         err = check_packet_access(env, regno, 0,
1094                                                   meta->map_ptr->value_size);
1095                 else
1096                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1097                                                    meta->map_ptr->value_size,
1098                                                    false, NULL);
1099         } else if (arg_type == ARG_CONST_STACK_SIZE ||
1100                    arg_type == ARG_CONST_STACK_SIZE_OR_ZERO) {
1101                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_STACK_SIZE_OR_ZERO);
1102
1103                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
1104                  * from stack pointer 'buf'. Check it
1105                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
1106                  */
1107                 if (regno == 0) {
1108                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1109                         verbose("ARG_CONST_STACK_SIZE cannot be first argument\n");
1110                         return -EACCES;
1111                 }
1112                 if (regs[regno - 1].type == PTR_TO_PACKET)
1113                         err = check_packet_access(env, regno - 1, 0, reg->imm);
1114                 else
1115                         err = check_stack_boundary(env, regno - 1, reg->imm,
1116                                                    zero_size_allowed, meta);
1117         }
1118
1119         return err;
1120 err_type:
1121         verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1122                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
1123         return -EACCES;
1124 }
1125
1126 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_map *map, int func_id)
1127 {
1128         if (!map)
1129                 return 0;
1130
1131         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
1132         switch (map->map_type) {
1133         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
1134                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
1135                         goto error;
1136                 break;
1137         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
1138                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
1139                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output)
1140                         goto error;
1141                 break;
1142         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
1143                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
1144                         goto error;
1145                 break;
1146         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
1147                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
1148                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
1149                         goto error;
1150                 break;
1151         default:
1152                 break;
1153         }
1154
1155         /* ... and second from the function itself. */
1156         switch (func_id) {
1157         case BPF_FUNC_tail_call:
1158                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
1159                         goto error;
1160                 break;
1161         case BPF_FUNC_perf_event_read:
1162         case BPF_FUNC_perf_event_output:
1163                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
1164                         goto error;
1165                 break;
1166         case BPF_FUNC_get_stackid:
1167                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
1168                         goto error;
1169                 break;
1170         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
1171         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
1172                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
1173                         goto error;
1174                 break;
1175         default:
1176                 break;
1177         }
1178
1179         return 0;
1180 error:
1181         verbose("cannot pass map_type %d into func %d\n",
1182                 map->map_type, func_id);
1183         return -EINVAL;
1184 }
1185
1186 static int check_raw_mode(const struct bpf_func_proto *fn)
1187 {
1188         int count = 0;
1189
1190         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_RAW_STACK)
1191                 count++;
1192         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_RAW_STACK)
1193                 count++;
1194         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_RAW_STACK)
1195                 count++;
1196         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_RAW_STACK)
1197                 count++;
1198         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_RAW_STACK)
1199                 count++;
1200
1201         return count > 1 ? -EINVAL : 0;
1202 }
1203
1204 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
1205 {
1206         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1207         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1208         int i;
1209
1210         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1211                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET ||
1212                     regs[i].type == PTR_TO_PACKET_END)
1213                         mark_reg_unknown_value(regs, i);
1214
1215         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
1216                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
1217                         continue;
1218                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
1219                 if (reg->type != PTR_TO_PACKET &&
1220                     reg->type != PTR_TO_PACKET_END)
1221                         continue;
1222                 reg->type = UNKNOWN_VALUE;
1223                 reg->imm = 0;
1224         }
1225 }
1226
1227 static int check_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
1228 {
1229         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1230         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
1231         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1232         struct bpf_reg_state *reg;
1233         struct bpf_call_arg_meta meta;
1234         bool changes_data;
1235         int i, err;
1236
1237         /* find function prototype */
1238         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1239                 verbose("invalid func %d\n", func_id);
1240                 return -EINVAL;
1241         }
1242
1243         if (env->prog->aux->ops->get_func_proto)
1244                 fn = env->prog->aux->ops->get_func_proto(func_id);
1245
1246         if (!fn) {
1247                 verbose("unknown func %d\n", func_id);
1248                 return -EINVAL;
1249         }
1250
1251         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1252         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1253                 verbose("cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1254                 return -EINVAL;
1255         }
1256
1257         changes_data = bpf_helper_changes_skb_data(fn->func);
1258
1259         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
1260         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
1261
1262         /* We only support one arg being in raw mode at the moment, which
1263          * is sufficient for the helper functions we have right now.
1264          */
1265         err = check_raw_mode(fn);
1266         if (err) {
1267                 verbose("kernel subsystem misconfigured func %d\n", func_id);
1268                 return err;
1269         }
1270
1271         /* check args */
1272         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
1273         if (err)
1274                 return err;
1275         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
1276         if (err)
1277                 return err;
1278         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
1279                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1280                         verbose("verifier bug\n");
1281                         return -EINVAL;
1282                 }
1283                 env->insn_aux_data[insn_idx].map_ptr = meta.map_ptr;
1284         }
1285         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
1286         if (err)
1287                 return err;
1288         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
1289         if (err)
1290                 return err;
1291         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
1292         if (err)
1293                 return err;
1294
1295         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
1296          * is inferred from register state.
1297          */
1298         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
1299                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B, BPF_WRITE, -1);
1300                 if (err)
1301                         return err;
1302         }
1303
1304         /* reset caller saved regs */
1305         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
1306                 reg = regs + caller_saved[i];
1307                 reg->type = NOT_INIT;
1308                 reg->imm = 0;
1309         }
1310
1311         /* update return register */
1312         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1313                 regs[BPF_REG_0].type = UNKNOWN_VALUE;
1314         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1315                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1316         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1317                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1318                 regs[BPF_REG_0].max_value = regs[BPF_REG_0].min_value = 0;
1319                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1320                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1321                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1322                  */
1323                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1324                         verbose("kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1325                         return -EINVAL;
1326                 }
1327                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
1328                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
1329         } else {
1330                 verbose("unknown return type %d of func %d\n",
1331                         fn->ret_type, func_id);
1332                 return -EINVAL;
1333         }
1334
1335         err = check_map_func_compatibility(meta.map_ptr, func_id);
1336         if (err)
1337                 return err;
1338
1339         if (changes_data)
1340                 clear_all_pkt_pointers(env);
1341         return 0;
1342 }
1343
1344 static int check_packet_ptr_add(struct bpf_verifier_env *env,
1345                                 struct bpf_insn *insn)
1346 {
1347         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1348         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1349         struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1350         struct bpf_reg_state tmp_reg;
1351         s32 imm;
1352
1353         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1354                 /* pkt_ptr += imm */
1355                 imm = insn->imm;
1356
1357 add_imm:
1358                 if (imm <= 0) {
1359                         verbose("addition of negative constant to packet pointer is not allowed\n");
1360                         return -EACCES;
1361                 }
1362                 if (imm >= MAX_PACKET_OFF ||
1363                     imm + dst_reg->off >= MAX_PACKET_OFF) {
1364                         verbose("constant %d is too large to add to packet pointer\n",
1365                                 imm);
1366                         return -EACCES;
1367                 }
1368                 /* a constant was added to pkt_ptr.
1369                  * Remember it while keeping the same 'id'
1370                  */
1371                 dst_reg->off += imm;
1372         } else {
1373                 if (src_reg->type == PTR_TO_PACKET) {
1374                         /* R6=pkt(id=0,off=0,r=62) R7=imm22; r7 += r6 */
1375                         tmp_reg = *dst_reg;  /* save r7 state */
1376                         *dst_reg = *src_reg; /* copy pkt_ptr state r6 into r7 */
1377                         src_reg = &tmp_reg;  /* pretend it's src_reg state */
1378                         /* if the checks below reject it, the copy won't matter,
1379                          * since we're rejecting the whole program. If all ok,
1380                          * then imm22 state will be added to r7
1381                          * and r7 will be pkt(id=0,off=22,r=62) while
1382                          * r6 will stay as pkt(id=0,off=0,r=62)
1383                          */
1384                 }
1385
1386                 if (src_reg->type == CONST_IMM) {
1387                         /* pkt_ptr += reg where reg is known constant */
1388                         imm = src_reg->imm;
1389                         goto add_imm;
1390                 }
1391                 /* disallow pkt_ptr += reg
1392                  * if reg is not uknown_value with guaranteed zero upper bits
1393                  * otherwise pkt_ptr may overflow and addition will become
1394                  * subtraction which is not allowed
1395                  */
1396                 if (src_reg->type != UNKNOWN_VALUE) {
1397                         verbose("cannot add '%s' to ptr_to_packet\n",
1398                                 reg_type_str[src_reg->type]);
1399                         return -EACCES;
1400                 }
1401                 if (src_reg->imm < 48) {
1402                         verbose("cannot add integer value with %lld upper zero bits to ptr_to_packet\n",
1403                                 src_reg->imm);
1404                         return -EACCES;
1405                 }
1406                 /* dst_reg stays as pkt_ptr type and since some positive
1407                  * integer value was added to the pointer, increment its 'id'
1408                  */
1409                 dst_reg->id = ++env->id_gen;
1410
1411                 /* something was added to pkt_ptr, set range and off to zero */
1412                 dst_reg->off = 0;
1413                 dst_reg->range = 0;
1414         }
1415         return 0;
1416 }
1417
1418 static int evaluate_reg_alu(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1419 {
1420         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1421         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1422         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1423         s64 imm_log2;
1424
1425         /* for type == UNKNOWN_VALUE:
1426          * imm > 0 -> number of zero upper bits
1427          * imm == 0 -> don't track which is the same as all bits can be non-zero
1428          */
1429
1430         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1431                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1432
1433                 if (src_reg->type == UNKNOWN_VALUE && src_reg->imm > 0 &&
1434                     dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1435                         /* dreg += sreg
1436                          * where both have zero upper bits. Adding them
1437                          * can only result making one more bit non-zero
1438                          * in the larger value.
1439                          * Ex. 0xffff (imm=48) + 1 (imm=63) = 0x10000 (imm=47)
1440                          *     0xffff (imm=48) + 0xffff = 0x1fffe (imm=47)
1441                          */
1442                         dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, src_reg->imm);
1443                         dst_reg->imm--;
1444                         return 0;
1445                 }
1446                 if (src_reg->type == CONST_IMM && src_reg->imm > 0 &&
1447                     dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1448                         /* dreg += sreg
1449                          * where dreg has zero upper bits and sreg is const.
1450                          * Adding them can only result making one more bit
1451                          * non-zero in the larger value.
1452                          */
1453                         imm_log2 = __ilog2_u64((long long)src_reg->imm);
1454                         dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, 63 - imm_log2);
1455                         dst_reg->imm--;
1456                         return 0;
1457                 }
1458                 /* all other cases non supported yet, just mark dst_reg */
1459                 dst_reg->imm = 0;
1460                 return 0;
1461         }
1462
1463         /* sign extend 32-bit imm into 64-bit to make sure that
1464          * negative values occupy bit 63. Note ilog2() would have
1465          * been incorrect, since sizeof(insn->imm) == 4
1466          */
1467         imm_log2 = __ilog2_u64((long long)insn->imm);
1468
1469         if (dst_reg->imm && opcode == BPF_LSH) {
1470                 /* reg <<= imm
1471                  * if reg was a result of 2 byte load, then its imm == 48
1472                  * which means that upper 48 bits are zero and shifting this reg
1473                  * left by 4 would mean that upper 44 bits are still zero
1474                  */
1475                 dst_reg->imm -= insn->imm;
1476         } else if (dst_reg->imm && opcode == BPF_MUL) {
1477                 /* reg *= imm
1478                  * if multiplying by 14 subtract 4
1479                  * This is conservative calculation of upper zero bits.
1480                  * It's not trying to special case insn->imm == 1 or 0 cases
1481                  */
1482                 dst_reg->imm -= imm_log2 + 1;
1483         } else if (opcode == BPF_AND) {
1484                 /* reg &= imm */
1485                 dst_reg->imm = 63 - imm_log2;
1486         } else if (dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1487                 /* reg += imm */
1488                 dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, 63 - imm_log2);
1489                 dst_reg->imm--;
1490         } else if (opcode == BPF_RSH) {
1491                 /* reg >>= imm
1492                  * which means that after right shift, upper bits will be zero
1493                  * note that verifier already checked that
1494                  * 0 <= imm < 64 for shift insn
1495                  */
1496                 dst_reg->imm += insn->imm;
1497                 if (unlikely(dst_reg->imm > 64))
1498                         /* some dumb code did:
1499                          * r2 = *(u32 *)mem;
1500                          * r2 >>= 32;
1501                          * and all bits are zero now */
1502                         dst_reg->imm = 64;
1503         } else {
1504                 /* all other alu ops, means that we don't know what will
1505                  * happen to the value, mark it with unknown number of zero bits
1506                  */
1507                 dst_reg->imm = 0;
1508         }
1509
1510         if (dst_reg->imm < 0) {
1511                 /* all 64 bits of the register can contain non-zero bits
1512                  * and such value cannot be added to ptr_to_packet, since it
1513                  * may overflow, mark it as unknown to avoid further eval
1514                  */
1515                 dst_reg->imm = 0;
1516         }
1517         return 0;
1518 }
1519
1520 static int evaluate_reg_imm_alu_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1521                                         struct bpf_insn *insn)
1522 {
1523         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1524         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1525         struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1526         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1527         s64 imm_log2 = __ilog2_u64((long long)dst_reg->imm);
1528
1529         /* BPF_X code with src_reg->type UNKNOWN_VALUE here. */
1530         if (src_reg->imm > 0 && dst_reg->imm) {
1531                 switch (opcode) {
1532                 case BPF_ADD:
1533                         /* dreg += sreg
1534                          * where both have zero upper bits. Adding them
1535                          * can only result making one more bit non-zero
1536                          * in the larger value.
1537                          * Ex. 0xffff (imm=48) + 1 (imm=63) = 0x10000 (imm=47)
1538                          *     0xffff (imm=48) + 0xffff = 0x1fffe (imm=47)
1539                          */
1540                         dst_reg->imm = min(src_reg->imm, 63 - imm_log2);
1541                         dst_reg->imm--;
1542                         break;
1543                 case BPF_AND:
1544                         /* dreg &= sreg
1545                          * AND can not extend zero bits only shrink
1546                          * Ex.  0x00..00ffffff
1547                          *    & 0x0f..ffffffff
1548                          *     ----------------
1549                          *      0x00..00ffffff
1550                          */
1551                         dst_reg->imm = max(src_reg->imm, 63 - imm_log2);
1552                         break;
1553                 case BPF_OR:
1554                         /* dreg |= sreg
1555                          * OR can only extend zero bits
1556                          * Ex.  0x00..00ffffff
1557                          *    | 0x0f..ffffffff
1558                          *     ----------------
1559                          *      0x0f..00ffffff
1560                          */
1561                         dst_reg->imm = min(src_reg->imm, 63 - imm_log2);
1562                         break;
1563                 case BPF_SUB:
1564                 case BPF_MUL:
1565                 case BPF_RSH:
1566                 case BPF_LSH:
1567                         /* These may be flushed out later */
1568                 default:
1569                         mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1570                 }
1571         } else {
1572                 mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1573         }
1574
1575         dst_reg->type = UNKNOWN_VALUE;
1576         return 0;
1577 }
1578
1579 static int evaluate_reg_imm_alu(struct bpf_verifier_env *env,
1580                                 struct bpf_insn *insn)
1581 {
1582         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1583         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1584         struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1585         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1586
1587         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && src_reg->type == UNKNOWN_VALUE)
1588                 return evaluate_reg_imm_alu_unknown(env, insn);
1589
1590         /* dst_reg->type == CONST_IMM here, simulate execution of 'add' insn.
1591          * Don't care about overflow or negative values, just add them
1592          */
1593         if (opcode == BPF_ADD && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K)
1594                 dst_reg->imm += insn->imm;
1595         else if (opcode == BPF_ADD && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1596                  src_reg->type == CONST_IMM)
1597                 dst_reg->imm += src_reg->imm;
1598         else
1599                 mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1600         return 0;
1601 }
1602
1603 static void check_reg_overflow(struct bpf_reg_state *reg)
1604 {
1605         if (reg->max_value > BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1606                 reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1607         if (reg->min_value < BPF_REGISTER_MIN_RANGE ||
1608             reg->min_value > BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1609                 reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1610 }
1611
1612 static void adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1613                                     struct bpf_insn *insn)
1614 {
1615         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg;
1616         s64 min_val = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1617         u64 max_val = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1618         bool min_set = false, max_set = false;
1619         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1620
1621         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1622         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1623                 check_reg_overflow(&regs[insn->src_reg]);
1624                 min_val = regs[insn->src_reg].min_value;
1625                 max_val = regs[insn->src_reg].max_value;
1626
1627                 /* If the source register is a random pointer then the
1628                  * min_value/max_value values represent the range of the known
1629                  * accesses into that value, not the actual min/max value of the
1630                  * register itself.  In this case we have to reset the reg range
1631                  * values so we know it is not safe to look at.
1632                  */
1633                 if (regs[insn->src_reg].type != CONST_IMM &&
1634                     regs[insn->src_reg].type != UNKNOWN_VALUE) {
1635                         min_val = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1636                         max_val = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1637                 }
1638         } else if (insn->imm < BPF_REGISTER_MAX_RANGE &&
1639                    (s64)insn->imm > BPF_REGISTER_MIN_RANGE) {
1640                 min_val = max_val = insn->imm;
1641                 min_set = max_set = true;
1642         }
1643
1644         /* We don't know anything about what was done to this register, mark it
1645          * as unknown. Also, if both derived bounds came from signed/unsigned
1646          * mixed compares and one side is unbounded, we cannot really do anything
1647          * with them as boundaries cannot be trusted. Thus, arithmetic of two
1648          * regs of such kind will get invalidated bounds on the dst side.
1649          */
1650         if ((min_val == BPF_REGISTER_MIN_RANGE &&
1651              max_val == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) ||
1652             (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1653              ((min_val != BPF_REGISTER_MIN_RANGE &&
1654                max_val == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) ||
1655               (min_val == BPF_REGISTER_MIN_RANGE &&
1656                max_val != BPF_REGISTER_MAX_RANGE) ||
1657               (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE &&
1658                dst_reg->max_value == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) ||
1659               (dst_reg->min_value == BPF_REGISTER_MIN_RANGE &&
1660                dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)) &&
1661              regs[insn->dst_reg].value_from_signed !=
1662              regs[insn->src_reg].value_from_signed)) {
1663                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1664                 return;
1665         }
1666
1667         /* If one of our values was at the end of our ranges then we can't just
1668          * do our normal operations to the register, we need to set the values
1669          * to the min/max since they are undefined.
1670          */
1671         if (opcode != BPF_SUB) {
1672                 if (min_val == BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1673                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1674                 if (max_val == BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1675                         dst_reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1676         }
1677
1678         switch (opcode) {
1679         case BPF_ADD:
1680                 if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1681                         dst_reg->min_value += min_val;
1682                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1683                         dst_reg->max_value += max_val;
1684                 break;
1685         case BPF_SUB:
1686                 /* If one of our values was at the end of our ranges, then the
1687                  * _opposite_ value in the dst_reg goes to the end of our range.
1688                  */
1689                 if (min_val == BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1690                         dst_reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1691                 if (max_val == BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1692                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1693                 if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1694                         dst_reg->min_value -= max_val;
1695                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1696                         dst_reg->max_value -= min_val;
1697                 break;
1698         case BPF_MUL:
1699                 if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1700                         dst_reg->min_value *= min_val;
1701                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1702                         dst_reg->max_value *= max_val;
1703                 break;
1704         case BPF_AND:
1705                 /* Disallow AND'ing of negative numbers, ain't nobody got time
1706                  * for that.  Otherwise the minimum is 0 and the max is the max
1707                  * value we could AND against.
1708                  */
1709                 if (min_val < 0)
1710                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1711                 else
1712                         dst_reg->min_value = 0;
1713                 dst_reg->max_value = max_val;
1714                 break;
1715         case BPF_LSH:
1716                 /* Gotta have special overflow logic here, if we're shifting
1717                  * more than MAX_RANGE then just assume we have an invalid
1718                  * range.
1719                  */
1720                 if (min_val > ilog2(BPF_REGISTER_MAX_RANGE))
1721                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1722                 else if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1723                         dst_reg->min_value <<= min_val;
1724
1725                 if (max_val > ilog2(BPF_REGISTER_MAX_RANGE))
1726                         dst_reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1727                 else if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1728                         dst_reg->max_value <<= max_val;
1729                 break;
1730         case BPF_RSH:
1731                 /* RSH by a negative number is undefined, and the BPF_RSH is an
1732                  * unsigned shift, so make the appropriate casts.
1733                  */
1734                 if (min_val < 0 || dst_reg->min_value < 0)
1735                         reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1736                 else
1737                         dst_reg->min_value = (u64)(dst_reg->min_value) >> max_val;
1738                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1739                         dst_reg->max_value >>= min_val;
1740                 break;
1741         default:
1742                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1743                 break;
1744         }
1745
1746         check_reg_overflow(dst_reg);
1747 }
1748
1749 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
1750 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1751 {
1752         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg;
1753         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1754         int err;
1755
1756         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
1757                 if (opcode == BPF_NEG) {
1758                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
1759                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
1760                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
1761                                 verbose("BPF_NEG uses reserved fields\n");
1762                                 return -EINVAL;
1763                         }
1764                 } else {
1765                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
1766                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
1767                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
1768                                 verbose("BPF_END uses reserved fields\n");
1769                                 return -EINVAL;
1770                         }
1771                 }
1772
1773                 /* check src operand */
1774                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1775                 if (err)
1776                         return err;
1777
1778                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
1779                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
1780                                 insn->dst_reg);
1781                         return -EACCES;
1782                 }
1783
1784                 /* check dest operand */
1785                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
1786                 if (err)
1787                         return err;
1788
1789         } else if (opcode == BPF_MOV) {
1790
1791                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1792                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
1793                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
1794                                 return -EINVAL;
1795                         }
1796
1797                         /* check src operand */
1798                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1799                         if (err)
1800                                 return err;
1801                 } else {
1802                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
1803                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
1804                                 return -EINVAL;
1805                         }
1806                 }
1807
1808                 /* check dest operand */
1809                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
1810                 if (err)
1811                         return err;
1812
1813                 /* we are setting our register to something new, we need to
1814                  * reset its range values.
1815                  */
1816                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1817
1818                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1819                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
1820                                 /* case: R1 = R2
1821                                  * copy register state to dest reg
1822                                  */
1823                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
1824                         } else {
1825                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1826                                         verbose("R%d partial copy of pointer\n",
1827                                                 insn->src_reg);
1828                                         return -EACCES;
1829                                 }
1830                                 mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1831                         }
1832                 } else {
1833                         /* case: R = imm
1834                          * remember the value we stored into this reg
1835                          */
1836                         u64 imm;
1837
1838                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64)
1839                                 imm = insn->imm;
1840                         else
1841                                 imm = (u32)insn->imm;
1842
1843                         regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
1844                         regs[insn->dst_reg].imm = imm;
1845                         regs[insn->dst_reg].max_value = imm;
1846                         regs[insn->dst_reg].min_value = imm;
1847                 }
1848
1849         } else if (opcode > BPF_END) {
1850                 verbose("invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
1851                 return -EINVAL;
1852
1853         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
1854
1855                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1856                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
1857                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
1858                                 return -EINVAL;
1859                         }
1860                         /* check src1 operand */
1861                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1862                         if (err)
1863                                 return err;
1864                 } else {
1865                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
1866                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
1867                                 return -EINVAL;
1868                         }
1869                 }
1870
1871                 /* check src2 operand */
1872                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1873                 if (err)
1874                         return err;
1875
1876                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
1877                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
1878                         verbose("div by zero\n");
1879                         return -EINVAL;
1880                 }
1881
1882                 if (opcode == BPF_ARSH && BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
1883                         verbose("BPF_ARSH not supported for 32 bit ALU\n");
1884                         return -EINVAL;
1885                 }
1886
1887                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
1888                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1889                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
1890
1891                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
1892                                 verbose("invalid shift %d\n", insn->imm);
1893                                 return -EINVAL;
1894                         }
1895                 }
1896
1897                 /* check dest operand */
1898                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
1899                 if (err)
1900                         return err;
1901
1902                 dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1903
1904                 /* first we want to adjust our ranges. */
1905                 adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
1906
1907                 /* pattern match 'bpf_add Rx, imm' instruction */
1908                 if (opcode == BPF_ADD && BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
1909                     dst_reg->type == FRAME_PTR && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1910                         dst_reg->type = PTR_TO_STACK;
1911                         dst_reg->imm = insn->imm;
1912                         return 0;
1913                 } else if (opcode == BPF_ADD &&
1914                            BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
1915                            dst_reg->type == PTR_TO_STACK &&
1916                            ((BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1917                              regs[insn->src_reg].type == CONST_IMM) ||
1918                             BPF_SRC(insn->code) == BPF_K)) {
1919                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1920                                 /* check in case the register contains a big
1921                                  * 64-bit value
1922                                  */
1923                                 if (regs[insn->src_reg].imm < -MAX_BPF_STACK ||
1924                                     regs[insn->src_reg].imm > MAX_BPF_STACK) {
1925                                         verbose("R%d value too big in R%d pointer arithmetic\n",
1926                                                 insn->src_reg, insn->dst_reg);
1927                                         return -EACCES;
1928                                 }
1929                                 dst_reg->imm += regs[insn->src_reg].imm;
1930                         } else {
1931                                 /* safe against overflow: addition of 32-bit
1932                                  * numbers in 64-bit representation
1933                                  */
1934                                 dst_reg->imm += insn->imm;
1935                         }
1936                         if (dst_reg->imm > 0 || dst_reg->imm < -MAX_BPF_STACK) {
1937                                 verbose("R%d out-of-bounds pointer arithmetic\n",
1938                                         insn->dst_reg);
1939                                 return -EACCES;
1940                         }
1941                         return 0;
1942                 } else if (opcode == BPF_ADD &&
1943                            BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
1944                            (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET ||
1945                             (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1946                              regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET))) {
1947                         /* ptr_to_packet += K|X */
1948                         return check_packet_ptr_add(env, insn);
1949                 } else if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
1950                            dst_reg->type == UNKNOWN_VALUE &&
1951                            env->allow_ptr_leaks) {
1952                         /* unknown += K|X */
1953                         return evaluate_reg_alu(env, insn);
1954                 } else if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
1955                            dst_reg->type == CONST_IMM &&
1956                            env->allow_ptr_leaks) {
1957                         /* reg_imm += K|X */
1958                         return evaluate_reg_imm_alu(env, insn);
1959                 } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
1960                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
1961                                 insn->dst_reg);
1962                         return -EACCES;
1963                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1964                            is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1965                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
1966                                 insn->src_reg);
1967                         return -EACCES;
1968                 }
1969
1970                 /* If we did pointer math on a map value then just set it to our
1971                  * PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ type so we can deal with any stores or
1972                  * loads to this register appropriately, otherwise just mark the
1973                  * register as unknown.
1974                  */
1975                 if (env->allow_ptr_leaks &&
1976                     BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 && opcode == BPF_ADD &&
1977                     (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
1978                      dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ))
1979                         dst_reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ;
1980                 else
1981                         mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1982         }
1983
1984         return 0;
1985 }
1986
1987 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *state,
1988                                    struct bpf_reg_state *dst_reg)
1989 {
1990         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1991         int i;
1992
1993         /* LLVM can generate two kind of checks:
1994          *
1995          * Type 1:
1996          *
1997          *   r2 = r3;
1998          *   r2 += 8;
1999          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
2000          *   <access okay>
2001          *
2002          *   Where:
2003          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
2004          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2005          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2006          *
2007          * Type 2:
2008          *
2009          *   r2 = r3;
2010          *   r2 += 8;
2011          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
2012          *   <handle exception>
2013          *
2014          *   Where:
2015          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
2016          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2017          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2018          *
2019          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
2020          * so that range of bytes [r3, r3 + 8) is safe to access.
2021          */
2022
2023         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2024                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET && regs[i].id == dst_reg->id)
2025                         /* keep the maximum range already checked */
2026                         regs[i].range = max(regs[i].range, dst_reg->off);
2027
2028         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
2029                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2030                         continue;
2031                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
2032                 if (reg->type == PTR_TO_PACKET && reg->id == dst_reg->id)
2033                         reg->range = max(reg->range, dst_reg->off);
2034         }
2035 }
2036
2037 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
2038  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
2039  * simply doing a BPF_K check.
2040  */
2041 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
2042                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2043                             u8 opcode)
2044 {
2045         bool value_from_signed = true;
2046         bool is_range = true;
2047
2048         switch (opcode) {
2049         case BPF_JEQ:
2050                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2051                  * true then we know for sure.
2052                  */
2053                 true_reg->max_value = true_reg->min_value = val;
2054                 is_range = false;
2055                 break;
2056         case BPF_JNE:
2057                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2058                  * we know the value for sure;
2059                  */
2060                 false_reg->max_value = false_reg->min_value = val;
2061                 is_range = false;
2062                 break;
2063         case BPF_JGT:
2064                 value_from_signed = false;
2065                 /* fallthrough */
2066         case BPF_JSGT:
2067                 if (true_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2068                         reset_reg_range_values(true_reg, 0);
2069                 if (false_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2070                         reset_reg_range_values(false_reg, 0);
2071                 if (opcode == BPF_JGT) {
2072                         /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2073                         false_reg->min_value = 0;
2074                 }
2075                 /* If this is false then we know the maximum val is val,
2076                  * otherwise we know the min val is val+1.
2077                  */
2078                 false_reg->max_value = val;
2079                 false_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2080                 true_reg->min_value = val + 1;
2081                 true_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2082                 break;
2083         case BPF_JGE:
2084                 value_from_signed = false;
2085                 /* fallthrough */
2086         case BPF_JSGE:
2087                 if (true_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2088                         reset_reg_range_values(true_reg, 0);
2089                 if (false_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2090                         reset_reg_range_values(false_reg, 0);
2091                 if (opcode == BPF_JGE) {
2092                         /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2093                         false_reg->min_value = 0;
2094                 }
2095                 /* If this is false then we know the maximum value is val - 1,
2096                  * otherwise we know the mimimum value is val.
2097                  */
2098                 false_reg->max_value = val - 1;
2099                 false_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2100                 true_reg->min_value = val;
2101                 true_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2102                 break;
2103         default:
2104                 break;
2105         }
2106
2107         check_reg_overflow(false_reg);
2108         check_reg_overflow(true_reg);
2109         if (is_range) {
2110                 if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2111                         reset_reg_range_values(false_reg, 0);
2112                 if (__is_pointer_value(false, true_reg))
2113                         reset_reg_range_values(true_reg, 0);
2114         }
2115 }
2116
2117 /* Same as above, but for the case that dst_reg is a CONST_IMM reg and src_reg
2118  * is the variable reg.
2119  */
2120 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
2121                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2122                                 u8 opcode)
2123 {
2124         bool value_from_signed = true;
2125         bool is_range = true;
2126
2127         switch (opcode) {
2128         case BPF_JEQ:
2129                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2130                  * true then we know for sure.
2131                  */
2132                 true_reg->max_value = true_reg->min_value = val;
2133                 is_range = false;
2134                 break;
2135         case BPF_JNE:
2136                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2137                  * we know the value for sure;
2138                  */
2139                 false_reg->max_value = false_reg->min_value = val;
2140                 is_range = false;
2141                 break;
2142         case BPF_JGT:
2143                 value_from_signed = false;
2144                 /* fallthrough */
2145         case BPF_JSGT:
2146                 if (true_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2147                         reset_reg_range_values(true_reg, 0);
2148                 if (false_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2149                         reset_reg_range_values(false_reg, 0);
2150                 if (opcode == BPF_JGT) {
2151                         /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2152                         true_reg->min_value = 0;
2153                 }
2154                 /*
2155                  * If this is false, then the val is <= the register, if it is
2156                  * true the register <= to the val.
2157                  */
2158                 false_reg->min_value = val;
2159                 false_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2160                 true_reg->max_value = val - 1;
2161                 true_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2162                 break;
2163         case BPF_JGE:
2164                 value_from_signed = false;
2165                 /* fallthrough */
2166         case BPF_JSGE:
2167                 if (true_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2168                         reset_reg_range_values(true_reg, 0);
2169                 if (false_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2170                         reset_reg_range_values(false_reg, 0);
2171                 if (opcode == BPF_JGE) {
2172                         /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2173                         true_reg->min_value = 0;
2174                 }
2175                 /* If this is false then constant < register, if it is true then
2176                  * the register < constant.
2177                  */
2178                 false_reg->min_value = val + 1;
2179                 false_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2180                 true_reg->max_value = val;
2181                 true_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2182                 break;
2183         default:
2184                 break;
2185         }
2186
2187         check_reg_overflow(false_reg);
2188         check_reg_overflow(true_reg);
2189         if (is_range) {
2190                 if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2191                         reset_reg_range_values(false_reg, 0);
2192                 if (__is_pointer_value(false, true_reg))
2193                         reset_reg_range_values(true_reg, 0);
2194         }
2195 }
2196
2197 static void mark_map_reg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno, u32 id,
2198                          enum bpf_reg_type type)
2199 {
2200         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2201
2202         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL && reg->id == id) {
2203                 reg->type = type;
2204                 /* We don't need id from this point onwards anymore, thus we
2205                  * should better reset it, so that state pruning has chances
2206                  * to take effect.
2207                  */
2208                 reg->id = 0;
2209                 if (type == UNKNOWN_VALUE)
2210                         __mark_reg_unknown_value(regs, regno);
2211         }
2212 }
2213
2214 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
2215  * be folded together at some point.
2216  */
2217 static void mark_map_regs(struct bpf_verifier_state *state, u32 regno,
2218                           enum bpf_reg_type type)
2219 {
2220         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2221         u32 id = regs[regno].id;
2222         int i;
2223
2224         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2225                 mark_map_reg(regs, i, id, type);
2226
2227         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
2228                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2229                         continue;
2230                 mark_map_reg(state->spilled_regs, i / BPF_REG_SIZE, id, type);
2231         }
2232 }
2233
2234 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
2235                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
2236 {
2237         struct bpf_verifier_state *other_branch, *this_branch = &env->cur_state;
2238         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->regs, *dst_reg;
2239         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2240         int err;
2241
2242         if (opcode > BPF_EXIT) {
2243                 verbose("invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
2244                 return -EINVAL;
2245         }
2246
2247         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2248                 if (insn->imm != 0) {
2249                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2250                         return -EINVAL;
2251                 }
2252
2253                 /* check src1 operand */
2254                 err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2255                 if (err)
2256                         return err;
2257
2258                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2259                         verbose("R%d pointer comparison prohibited\n",
2260                                 insn->src_reg);
2261                         return -EACCES;
2262                 }
2263         } else {
2264                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2265                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2266                         return -EINVAL;
2267                 }
2268         }
2269
2270         /* check src2 operand */
2271         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
2272         if (err)
2273                 return err;
2274
2275         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2276
2277         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
2278         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2279             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2280             dst_reg->type == CONST_IMM && dst_reg->imm == insn->imm) {
2281                 if (opcode == BPF_JEQ) {
2282                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
2283                          * only follow the goto, ignore fall-through
2284                          */
2285                         *insn_idx += insn->off;
2286                         return 0;
2287                 } else {
2288                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
2289                          * only follow fall-through branch, since
2290                          * that's where the program will go
2291                          */
2292                         return 0;
2293                 }
2294         }
2295
2296         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
2297         if (!other_branch)
2298                 return -EFAULT;
2299
2300         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
2301          * our min/max values for our dst register.
2302          */
2303         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2304                 if (regs[insn->src_reg].type == CONST_IMM)
2305                         reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2306                                         dst_reg, regs[insn->src_reg].imm,
2307                                         opcode);
2308                 else if (dst_reg->type == CONST_IMM)
2309                         reg_set_min_max_inv(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2310                                             &regs[insn->src_reg], dst_reg->imm,
2311                                             opcode);
2312         } else {
2313                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2314                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
2315         }
2316
2317         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
2318         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2319             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2320             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
2321                 /* Mark all identical map registers in each branch as either
2322                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
2323                  */
2324                 mark_map_regs(this_branch, insn->dst_reg,
2325                               opcode == BPF_JEQ ? PTR_TO_MAP_VALUE : UNKNOWN_VALUE);
2326                 mark_map_regs(other_branch, insn->dst_reg,
2327                               opcode == BPF_JEQ ? UNKNOWN_VALUE : PTR_TO_MAP_VALUE);
2328         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGT &&
2329                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2330                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2331                 find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg);
2332         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGE &&
2333                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2334                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2335                 find_good_pkt_pointers(other_branch, &regs[insn->src_reg]);
2336         } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2337                 verbose("R%d pointer comparison prohibited\n", insn->dst_reg);
2338                 return -EACCES;
2339         }
2340         if (log_level)
2341                 print_verifier_state(this_branch);
2342         return 0;
2343 }
2344
2345 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
2346 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
2347 {
2348         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
2349
2350         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
2351 }
2352
2353 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
2354 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2355 {
2356         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2357         int err;
2358
2359         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
2360                 verbose("invalid BPF_LD_IMM insn\n");
2361                 return -EINVAL;
2362         }
2363         if (insn->off != 0) {
2364                 verbose("BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
2365                 return -EINVAL;
2366         }
2367
2368         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
2369         if (err)
2370                 return err;
2371
2372         if (insn->src_reg == 0) {
2373                 /* generic move 64-bit immediate into a register,
2374                  * only analyzer needs to collect the ld_imm value.
2375                  */
2376                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
2377
2378                 if (!env->analyzer_ops)
2379                         return 0;
2380
2381                 regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
2382                 regs[insn->dst_reg].imm = imm;
2383                 return 0;
2384         }
2385
2386         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
2387         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
2388
2389         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
2390         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
2391         return 0;
2392 }
2393
2394 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
2395 {
2396         switch (type) {
2397         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
2398         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2399         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2400                 return true;
2401         default:
2402                 return false;
2403         }
2404 }
2405
2406 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
2407  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
2408  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
2409  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
2410  *
2411  * Implicit input:
2412  *   ctx == skb == R6 == CTX
2413  *
2414  * Explicit input:
2415  *   SRC == any register
2416  *   IMM == 32-bit immediate
2417  *
2418  * Output:
2419  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
2420  */
2421 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2422 {
2423         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2424         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
2425         struct bpf_reg_state *reg;
2426         int i, err;
2427
2428         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
2429                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
2430                 return -EINVAL;
2431         }
2432
2433         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2434             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
2435             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
2436                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
2437                 return -EINVAL;
2438         }
2439
2440         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
2441         err = check_reg_arg(regs, BPF_REG_6, SRC_OP);
2442         if (err)
2443                 return err;
2444
2445         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
2446                 verbose("at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
2447                 return -EINVAL;
2448         }
2449
2450         if (mode == BPF_IND) {
2451                 /* check explicit source operand */
2452                 err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2453                 if (err)
2454                         return err;
2455         }
2456
2457         /* reset caller saved regs to unreadable */
2458         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
2459                 reg = regs + caller_saved[i];
2460                 reg->type = NOT_INIT;
2461                 reg->imm = 0;
2462         }
2463
2464         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
2465          * the value fetched from the packet
2466          */
2467         regs[BPF_REG_0].type = UNKNOWN_VALUE;
2468         return 0;
2469 }
2470
2471 /* non-recursive DFS pseudo code
2472  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
2473  * 2      label v as discovered
2474  * 3      let S be a stack
2475  * 4      S.push(v)
2476  * 5      while S is not empty
2477  * 6            t <- S.pop()
2478  * 7            if t is what we're looking for:
2479  * 8                return t
2480  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
2481  * 10               if edge e is already labelled
2482  * 11                   continue with the next edge
2483  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
2484  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
2485  * 14                   label e as tree-edge
2486  * 15                   label w as discovered
2487  * 16                   S.push(w)
2488  * 17                   continue at 5
2489  * 18               else if vertex w is discovered
2490  * 19                   label e as back-edge
2491  * 20               else
2492  * 21                   // vertex w is explored
2493  * 22                   label e as forward- or cross-edge
2494  * 23           label t as explored
2495  * 24           S.pop()
2496  *
2497  * convention:
2498  * 0x10 - discovered
2499  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
2500  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
2501  * 0x20 - explored
2502  */
2503
2504 enum {
2505         DISCOVERED = 0x10,
2506         EXPLORED = 0x20,
2507         FALLTHROUGH = 1,
2508         BRANCH = 2,
2509 };
2510
2511 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
2512
2513 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
2514 static int cur_stack;   /* current stack index */
2515 static int *insn_state;
2516
2517 /* t, w, e - match pseudo-code above:
2518  * t - index of current instruction
2519  * w - next instruction
2520  * e - edge
2521  */
2522 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
2523 {
2524         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
2525                 return 0;
2526
2527         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
2528                 return 0;
2529
2530         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
2531                 verbose("jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
2532                 return -EINVAL;
2533         }
2534
2535         if (e == BRANCH)
2536                 /* mark branch target for state pruning */
2537                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
2538
2539         if (insn_state[w] == 0) {
2540                 /* tree-edge */
2541                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
2542                 insn_state[w] = DISCOVERED;
2543                 if (cur_stack >= env->prog->len)
2544                         return -E2BIG;
2545                 insn_stack[cur_stack++] = w;
2546                 return 1;
2547         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
2548                 verbose("back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
2549                 return -EINVAL;
2550         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
2551                 /* forward- or cross-edge */
2552                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
2553         } else {
2554                 verbose("insn state internal bug\n");
2555                 return -EFAULT;
2556         }
2557         return 0;
2558 }
2559
2560 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
2561  * loop == back-edge in directed graph
2562  */
2563 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
2564 {
2565         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
2566         int insn_cnt = env->prog->len;
2567         int ret = 0;
2568         int i, t;
2569
2570         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
2571         if (!insn_state)
2572                 return -ENOMEM;
2573
2574         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
2575         if (!insn_stack) {
2576                 kfree(insn_state);
2577                 return -ENOMEM;
2578         }
2579
2580         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
2581         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
2582         cur_stack = 1;
2583
2584 peek_stack:
2585         if (cur_stack == 0)
2586                 goto check_state;
2587         t = insn_stack[cur_stack - 1];
2588
2589         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
2590                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
2591
2592                 if (opcode == BPF_EXIT) {
2593                         goto mark_explored;
2594                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
2595                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2596                         if (ret == 1)
2597                                 goto peek_stack;
2598                         else if (ret < 0)
2599                                 goto err_free;
2600                         if (t + 1 < insn_cnt)
2601                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
2602                 } else if (opcode == BPF_JA) {
2603                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
2604                                 ret = -EINVAL;
2605                                 goto err_free;
2606                         }
2607                         /* unconditional jump with single edge */
2608                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
2609                                         FALLTHROUGH, env);
2610                         if (ret == 1)
2611                                 goto peek_stack;
2612                         else if (ret < 0)
2613                                 goto err_free;
2614                         /* tell verifier to check for equivalent states
2615                          * after every call and jump
2616                          */
2617                         if (t + 1 < insn_cnt)
2618                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
2619                 } else {
2620                         /* conditional jump with two edges */
2621                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
2622                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2623                         if (ret == 1)
2624                                 goto peek_stack;
2625                         else if (ret < 0)
2626                                 goto err_free;
2627
2628                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
2629                         if (ret == 1)
2630                                 goto peek_stack;
2631                         else if (ret < 0)
2632                                 goto err_free;
2633                 }
2634         } else {
2635                 /* all other non-branch instructions with single
2636                  * fall-through edge
2637                  */
2638                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2639                 if (ret == 1)
2640                         goto peek_stack;
2641                 else if (ret < 0)
2642                         goto err_free;
2643         }
2644
2645 mark_explored:
2646         insn_state[t] = EXPLORED;
2647         if (cur_stack-- <= 0) {
2648                 verbose("pop stack internal bug\n");
2649                 ret = -EFAULT;
2650                 goto err_free;
2651         }
2652         goto peek_stack;
2653
2654 check_state:
2655         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
2656                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
2657                         verbose("unreachable insn %d\n", i);
2658                         ret = -EINVAL;
2659                         goto err_free;
2660                 }
2661         }
2662         ret = 0; /* cfg looks good */
2663
2664 err_free:
2665         kfree(insn_state);
2666         kfree(insn_stack);
2667         return ret;
2668 }
2669
2670 /* the following conditions reduce the number of explored insns
2671  * from ~140k to ~80k for ultra large programs that use a lot of ptr_to_packet
2672  */
2673 static bool compare_ptrs_to_packet(struct bpf_reg_state *old,
2674                                    struct bpf_reg_state *cur)
2675 {
2676         if (old->id != cur->id)
2677                 return false;
2678
2679         /* old ptr_to_packet is more conservative, since it allows smaller
2680          * range. Ex:
2681          * old(off=0,r=10) is equal to cur(off=0,r=20), because
2682          * old(off=0,r=10) means that with range=10 the verifier proceeded
2683          * further and found no issues with the program. Now we're in the same
2684          * spot with cur(off=0,r=20), so we're safe too, since anything further
2685          * will only be looking at most 10 bytes after this pointer.
2686          */
2687         if (old->off == cur->off && old->range < cur->range)
2688                 return true;
2689
2690         /* old(off=20,r=10) is equal to cur(off=22,re=22 or 5 or 0)
2691          * since both cannot be used for packet access and safe(old)
2692          * pointer has smaller off that could be used for further
2693          * 'if (ptr > data_end)' check
2694          * Ex:
2695          * old(off=20,r=10) and cur(off=22,r=22) and cur(off=22,r=0) mean
2696          * that we cannot access the packet.
2697          * The safe range is:
2698          * [ptr, ptr + range - off)
2699          * so whenever off >=range, it means no safe bytes from this pointer.
2700          * When comparing old->off <= cur->off, it means that older code
2701          * went with smaller offset and that offset was later
2702          * used to figure out the safe range after 'if (ptr > data_end)' check
2703          * Say, 'old' state was explored like:
2704          * ... R3(off=0, r=0)
2705          * R4 = R3 + 20
2706          * ... now R4(off=20,r=0)  <-- here
2707          * if (R4 > data_end)
2708          * ... R4(off=20,r=20), R3(off=0,r=20) and R3 can be used to access.
2709          * ... the code further went all the way to bpf_exit.
2710          * Now the 'cur' state at the mark 'here' has R4(off=30,r=0).
2711          * old_R4(off=20,r=0) equal to cur_R4(off=30,r=0), since if the verifier
2712          * goes further, such cur_R4 will give larger safe packet range after
2713          * 'if (R4 > data_end)' and all further insn were already good with r=20,
2714          * so they will be good with r=30 and we can prune the search.
2715          */
2716         if (old->off <= cur->off &&
2717             old->off >= old->range && cur->off >= cur->range)
2718                 return true;
2719
2720         return false;
2721 }
2722
2723 /* compare two verifier states
2724  *
2725  * all states stored in state_list are known to be valid, since
2726  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
2727  *
2728  * this function is called when verifier exploring different branches of
2729  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
2730  * more strict register state and more strict stack state then this execution
2731  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
2732  * concluded that more strict state leads to valid finish.
2733  *
2734  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
2735  * and explored stack state is more conservative than the current one.
2736  * Example:
2737  *       explored                   current
2738  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
2739  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
2740  *
2741  * In other words if current stack state (one being explored) has more
2742  * valid slots than old one that already passed validation, it means
2743  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
2744  *
2745  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
2746  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
2747  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
2748  */
2749 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
2750                          struct bpf_verifier_state *old,
2751                          struct bpf_verifier_state *cur)
2752 {
2753         bool varlen_map_access = env->varlen_map_value_access;
2754         struct bpf_reg_state *rold, *rcur;
2755         int i;
2756
2757         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
2758                 rold = &old->regs[i];
2759                 rcur = &cur->regs[i];
2760
2761                 if (memcmp(rold, rcur, sizeof(*rold)) == 0)
2762                         continue;
2763
2764                 /* If the ranges were not the same, but everything else was and
2765                  * we didn't do a variable access into a map then we are a-ok.
2766                  */
2767                 if (!varlen_map_access &&
2768                     memcmp(rold, rcur, offsetofend(struct bpf_reg_state, id)) == 0)
2769                         continue;
2770
2771                 /* If we didn't map access then again we don't care about the
2772                  * mismatched range values and it's ok if our old type was
2773                  * UNKNOWN and we didn't go to a NOT_INIT'ed or pointer reg.
2774                  */
2775                 if (rold->type == NOT_INIT ||
2776                     (!varlen_map_access && rold->type == UNKNOWN_VALUE &&
2777                      rcur->type != NOT_INIT &&
2778                      !__is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, rcur)))
2779                         continue;
2780
2781                 /* Don't care about the reg->id in this case. */
2782                 if (rold->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
2783                     rcur->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
2784                     rold->map_ptr == rcur->map_ptr)
2785                         continue;
2786
2787                 if (rold->type == PTR_TO_PACKET && rcur->type == PTR_TO_PACKET &&
2788                     compare_ptrs_to_packet(rold, rcur))
2789                         continue;
2790
2791                 return false;
2792         }
2793
2794         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i++) {
2795                 if (old->stack_slot_type[i] == STACK_INVALID)
2796                         continue;
2797                 if (old->stack_slot_type[i] != cur->stack_slot_type[i])
2798                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
2799                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
2800                          * this verifier states are not equivalent,
2801                          * return false to continue verification of this path
2802                          */
2803                         return false;
2804                 if (i % BPF_REG_SIZE)
2805                         continue;
2806                 if (memcmp(&old->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
2807                            &cur->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
2808                            sizeof(old->spilled_regs[0])))
2809                         /* when explored and current stack slot types are
2810                          * the same, check that stored pointers types
2811                          * are the same as well.
2812                          * Ex: explored safe path could have stored
2813                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .imm = -8}
2814                          * but current path has stored:
2815                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .imm = -16}
2816                          * such verifier states are not equivalent.
2817                          * return false to continue verification of this path
2818                          */
2819                         return false;
2820                 else
2821                         continue;
2822         }
2823         return true;
2824 }
2825
2826 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
2827 {
2828         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
2829         struct bpf_verifier_state_list *sl;
2830
2831         sl = env->explored_states[insn_idx];
2832         if (!sl)
2833                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
2834                  * be doing state search here
2835                  */
2836                 return 0;
2837
2838         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
2839                 if (states_equal(env, &sl->state, &env->cur_state))
2840                         /* reached equivalent register/stack state,
2841                          * prune the search
2842                          */
2843                         return 1;
2844                 sl = sl->next;
2845         }
2846
2847         /* there were no equivalent states, remember current one.
2848          * technically the current state is not proven to be safe yet,
2849          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
2850          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
2851          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
2852          */
2853         new_sl = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_USER);
2854         if (!new_sl)
2855                 return -ENOMEM;
2856
2857         /* add new state to the head of linked list */
2858         memcpy(&new_sl->state, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
2859         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
2860         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
2861         return 0;
2862 }
2863
2864 static int ext_analyzer_insn_hook(struct bpf_verifier_env *env,
2865                                   int insn_idx, int prev_insn_idx)
2866 {
2867         if (!env->analyzer_ops || !env->analyzer_ops->insn_hook)
2868                 return 0;
2869
2870         return env->analyzer_ops->insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
2871 }
2872
2873 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
2874 {
2875         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
2876         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
2877         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2878         int insn_cnt = env->prog->len;
2879         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
2880         int insn_processed = 0;
2881         bool do_print_state = false;
2882
2883         init_reg_state(regs);
2884         insn_idx = 0;
2885         env->varlen_map_value_access = false;
2886         for (;;) {
2887                 struct bpf_insn *insn;
2888                 u8 class;
2889                 int err;
2890
2891                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
2892                         verbose("invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
2893                                 insn_idx, insn_cnt);
2894                         return -EFAULT;
2895                 }
2896
2897                 insn = &insns[insn_idx];
2898                 class = BPF_CLASS(insn->code);
2899
2900                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
2901                         verbose("BPF program is too large. Proccessed %d insn\n",
2902                                 insn_processed);
2903                         return -E2BIG;
2904                 }
2905
2906                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
2907                 if (err < 0)
2908                         return err;
2909                 if (err == 1) {
2910                         /* found equivalent state, can prune the search */
2911                         if (log_level) {
2912                                 if (do_print_state)
2913                                         verbose("\nfrom %d to %d: safe\n",
2914                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
2915                                 else
2916                                         verbose("%d: safe\n", insn_idx);
2917                         }
2918                         goto process_bpf_exit;
2919                 }
2920
2921                 if (signal_pending(current))
2922                         return -EAGAIN;
2923
2924                 if (need_resched())
2925                         cond_resched();
2926
2927                 if (log_level && do_print_state) {
2928                         verbose("\nfrom %d to %d:", prev_insn_idx, insn_idx);
2929                         print_verifier_state(&env->cur_state);
2930                         do_print_state = false;
2931                 }
2932
2933                 if (log_level) {
2934                         verbose("%d: ", insn_idx);
2935                         print_bpf_insn(env, insn);
2936                 }
2937
2938                 err = ext_analyzer_insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
2939                 if (err)
2940                         return err;
2941
2942                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
2943                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
2944                         err = check_alu_op(env, insn);
2945                         if (err)
2946                                 return err;
2947
2948                 } else if (class == BPF_LDX) {
2949                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
2950
2951                         /* check for reserved fields is already done */
2952
2953                         /* check src operand */
2954                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2955                         if (err)
2956                                 return err;
2957
2958                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
2959                         if (err)
2960                                 return err;
2961
2962                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
2963
2964                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
2965                          * the state of dst_reg will be updated by this func
2966                          */
2967                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->src_reg, insn->off,
2968                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
2969                                                insn->dst_reg);
2970                         if (err)
2971                                 return err;
2972
2973                         reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
2974                         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W &&
2975                             BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
2976                                 insn_idx++;
2977                                 continue;
2978                         }
2979
2980                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
2981
2982                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
2983                                 /* saw a valid insn
2984                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
2985                                  * save type to validate intersecting paths
2986                                  */
2987                                 *prev_src_type = src_reg_type;
2988
2989                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
2990                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
2991                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
2992                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
2993                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
2994                                  * with different pointer types:
2995                                  * src_reg == ctx in one branch and
2996                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
2997                                  * Reject it.
2998                                  */
2999                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
3000                                 return -EINVAL;
3001                         }
3002
3003                 } else if (class == BPF_STX) {
3004                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
3005
3006                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
3007                                 err = check_xadd(env, insn_idx, insn);
3008                                 if (err)
3009                                         return err;
3010                                 insn_idx++;
3011                                 continue;
3012                         }
3013
3014                         /* check src1 operand */
3015                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
3016                         if (err)
3017                                 return err;
3018                         /* check src2 operand */
3019                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
3020                         if (err)
3021                                 return err;
3022
3023                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
3024
3025                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3026                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3027                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3028                                                insn->src_reg);
3029                         if (err)
3030                                 return err;
3031
3032                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3033
3034                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
3035                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
3036                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
3037                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3038                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
3039                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
3040                                 return -EINVAL;
3041                         }
3042
3043                 } else if (class == BPF_ST) {
3044                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
3045                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
3046                                 verbose("BPF_ST uses reserved fields\n");
3047                                 return -EINVAL;
3048                         }
3049                         /* check src operand */
3050                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
3051                         if (err)
3052                                 return err;
3053
3054                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
3055                                 verbose("BPF_ST stores into R%d context is not allowed\n",
3056                                         insn->dst_reg);
3057                                 return -EACCES;
3058                         }
3059
3060                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3061                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3062                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3063                                                -1);
3064                         if (err)
3065                                 return err;
3066
3067                 } else if (class == BPF_JMP) {
3068                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3069
3070                         if (opcode == BPF_CALL) {
3071                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3072                                     insn->off != 0 ||
3073                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3074                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3075                                         verbose("BPF_CALL uses reserved fields\n");
3076                                         return -EINVAL;
3077                                 }
3078
3079                                 err = check_call(env, insn->imm, insn_idx);
3080                                 if (err)
3081                                         return err;
3082
3083                         } else if (opcode == BPF_JA) {
3084                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3085                                     insn->imm != 0 ||
3086                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3087                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3088                                         verbose("BPF_JA uses reserved fields\n");
3089                                         return -EINVAL;
3090                                 }
3091
3092                                 insn_idx += insn->off + 1;
3093                                 continue;
3094
3095                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
3096                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3097                                     insn->imm != 0 ||
3098                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3099                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3100                                         verbose("BPF_EXIT uses reserved fields\n");
3101                                         return -EINVAL;
3102                                 }
3103
3104                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
3105                                  * to return the value from eBPF program.
3106                                  * Make sure that it's readable at this time
3107                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
3108                                  * something into it earlier
3109                                  */
3110                                 err = check_reg_arg(regs, BPF_REG_0, SRC_OP);
3111                                 if (err)
3112                                         return err;
3113
3114                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
3115                                         verbose("R0 leaks addr as return value\n");
3116                                         return -EACCES;
3117                                 }
3118
3119 process_bpf_exit:
3120                                 insn_idx = pop_stack(env, &prev_insn_idx);
3121                                 if (insn_idx < 0) {
3122                                         break;
3123                                 } else {
3124                                         do_print_state = true;
3125                                         continue;
3126                                 }
3127                         } else {
3128                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
3129                                 if (err)
3130                                         return err;
3131                         }
3132                 } else if (class == BPF_LD) {
3133                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3134
3135                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
3136                                 err = check_ld_abs(env, insn);
3137                                 if (err)
3138                                         return err;
3139
3140                         } else if (mode == BPF_IMM) {
3141                                 err = check_ld_imm(env, insn);
3142                                 if (err)
3143                                         return err;
3144
3145                                 insn_idx++;
3146                                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
3147                         } else {
3148                                 verbose("invalid BPF_LD mode\n");
3149                                 return -EINVAL;
3150                         }
3151                         reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
3152                 } else {
3153                         verbose("unknown insn class %d\n", class);
3154                         return -EINVAL;
3155                 }
3156
3157                 insn_idx++;
3158         }
3159
3160         verbose("processed %d insns\n", insn_processed);
3161         return 0;
3162 }
3163
3164 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_map *map,
3165                                         struct bpf_prog *prog)
3166
3167 {
3168         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT &&
3169             (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_HASH ||
3170              map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH) &&
3171             (map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC)) {
3172                 verbose("perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
3173                 return -EINVAL;
3174         }
3175         return 0;
3176 }
3177
3178 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
3179  * replace them with actual map pointers
3180  */
3181 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
3182 {
3183         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3184         int insn_cnt = env->prog->len;
3185         int i, j, err;
3186
3187         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3188                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
3189                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
3190                         verbose("BPF_LDX uses reserved fields\n");
3191                         return -EINVAL;
3192                 }
3193
3194                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
3195                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
3196                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
3197                         verbose("BPF_STX uses reserved fields\n");
3198                         return -EINVAL;
3199                 }
3200
3201                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
3202                         struct bpf_map *map;
3203                         struct fd f;
3204
3205                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
3206                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
3207                             insn[1].off != 0) {
3208                                 verbose("invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
3209                                 return -EINVAL;
3210                         }
3211
3212                         if (insn->src_reg == 0)
3213                                 /* valid generic load 64-bit imm */
3214                                 goto next_insn;
3215
3216                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
3217                                 verbose("unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
3218                                 return -EINVAL;
3219                         }
3220
3221                         f = fdget(insn->imm);
3222                         map = __bpf_map_get(f);
3223                         if (IS_ERR(map)) {
3224                                 verbose("fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
3225                                         insn->imm);
3226                                 return PTR_ERR(map);
3227                         }
3228
3229                         err = check_map_prog_compatibility(map, env->prog);
3230                         if (err) {
3231                                 fdput(f);
3232                                 return err;
3233                         }
3234
3235                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
3236                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
3237                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
3238
3239                         /* check whether we recorded this map already */
3240                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
3241                                 if (env->used_maps[j] == map) {
3242                                         fdput(f);
3243                                         goto next_insn;
3244                                 }
3245
3246                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
3247                                 fdput(f);
3248                                 return -E2BIG;
3249                         }
3250
3251                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
3252                          * the map will be released by release_maps() or it
3253                          * will be used by the valid program until it's unloaded
3254                          * and all maps are released in free_used_maps()
3255                          */
3256                         map = bpf_map_inc(map, false);
3257                         if (IS_ERR(map)) {
3258                                 fdput(f);
3259                                 return PTR_ERR(map);
3260                         }
3261                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
3262
3263                         fdput(f);
3264 next_insn:
3265                         insn++;
3266                         i++;
3267                 }
3268         }
3269
3270         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
3271          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
3272          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
3273          */
3274         return 0;
3275 }
3276
3277 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
3278 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
3279 {
3280         int i;
3281
3282         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
3283                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
3284 }
3285
3286 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
3287 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
3288 {
3289         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3290         int insn_cnt = env->prog->len;
3291         int i;
3292
3293         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
3294                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
3295                         insn->src_reg = 0;
3296 }
3297
3298 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
3299  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
3300  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
3301  */
3302 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
3303                                 u32 off, u32 cnt)
3304 {
3305         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
3306         int i;
3307
3308         if (cnt == 1)
3309                 return 0;
3310         new_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * prog_len);
3311         if (!new_data)
3312                 return -ENOMEM;
3313         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
3314         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
3315                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
3316         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++)
3317                 new_data[i].seen = true;
3318         env->insn_aux_data = new_data;
3319         vfree(old_data);
3320         return 0;
3321 }
3322
3323 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
3324                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
3325 {
3326         struct bpf_prog *new_prog;
3327
3328         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
3329         if (!new_prog)
3330                 return NULL;
3331         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
3332                 return NULL;
3333         return new_prog;
3334 }
3335
3336 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not explore
3337  * branches that are dead at run time. Malicious programs can have dead code
3338  * too. Therefore replace all dead at-run-time code with nops.
3339  */
3340 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
3341 {
3342         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
3343         struct bpf_insn nop = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_0);
3344         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3345         const int insn_cnt = env->prog->len;
3346         int i;
3347
3348         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
3349                 if (aux_data[i].seen)
3350                         continue;
3351                 memcpy(insn + i, &nop, sizeof(nop));
3352         }
3353 }
3354
3355 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
3356  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
3357  */
3358 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
3359 {
3360         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->prog->aux->ops;
3361         const int insn_cnt = env->prog->len;
3362         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
3363         struct bpf_prog *new_prog;
3364         enum bpf_access_type type;
3365         int i, cnt, delta = 0;
3366
3367         if (ops->gen_prologue) {
3368                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
3369                                         env->prog);
3370                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
3371                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
3372                         return -EINVAL;
3373                 } else if (cnt) {
3374                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
3375                         if (!new_prog)
3376                                 return -ENOMEM;
3377
3378                         env->prog = new_prog;
3379                         delta += cnt - 1;
3380                 }
3381         }
3382
3383         if (!ops->convert_ctx_access)
3384                 return 0;
3385
3386         insn = env->prog->insnsi + delta;
3387
3388         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3389                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
3390                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
3391                         type = BPF_READ;
3392                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
3393                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
3394                         type = BPF_WRITE;
3395                 else
3396                         continue;
3397
3398                 if (type == BPF_WRITE &&
3399                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
3400                         struct bpf_insn patch[] = {
3401                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
3402                                  * There are no memory dependencies for this store,
3403                                  * since it's only using frame pointer and immediate
3404                                  * constant of zero
3405                                  */
3406                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
3407                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
3408                                            0),
3409                                 /* the original STX instruction will immediately
3410                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
3411                                  */
3412                                 *insn,
3413                         };
3414
3415                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
3416                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
3417                         if (!new_prog)
3418                                 return -ENOMEM;
3419
3420                         delta    += cnt - 1;
3421                         env->prog = new_prog;
3422                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
3423                         continue;
3424                 }
3425
3426                 if (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type != PTR_TO_CTX)
3427                         continue;
3428
3429                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn->dst_reg, insn->src_reg,
3430                                               insn->off, insn_buf, env->prog);
3431                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
3432                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
3433                         return -EINVAL;
3434                 }
3435
3436                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
3437                 if (!new_prog)
3438                         return -ENOMEM;
3439
3440                 delta += cnt - 1;
3441
3442                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
3443                 env->prog = new_prog;
3444                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
3445         }
3446
3447         return 0;
3448 }
3449
3450 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
3451  *
3452  * this function is called after eBPF program passed verification
3453  */
3454 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
3455 {
3456         struct bpf_prog *prog = env->prog;
3457         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
3458         const struct bpf_func_proto *fn;
3459         const int insn_cnt = prog->len;
3460         struct bpf_insn insn_buf[16];
3461         struct bpf_prog *new_prog;
3462         struct bpf_map *map_ptr;
3463         int i, cnt, delta = 0;
3464
3465
3466         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3467                 if (insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
3468                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
3469                         /* due to JIT bugs clear upper 32-bits of src register
3470                          * before div/mod operation
3471                          */
3472                         insn_buf[0] = BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg);
3473                         insn_buf[1] = *insn;
3474                         cnt = 2;
3475                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
3476                         if (!new_prog)
3477                                 return -ENOMEM;
3478
3479                         delta    += cnt - 1;
3480                         env->prog = prog = new_prog;
3481                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
3482                         continue;
3483                 }
3484
3485                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
3486                         continue;
3487
3488                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
3489                         prog->dst_needed = 1;
3490                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
3491                         bpf_user_rnd_init_once();
3492                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
3493                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
3494                          * conditional branch in the interpeter for every normal
3495                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
3496                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
3497                          */
3498                         insn->imm = 0;
3499                         insn->code |= BPF_X;
3500
3501                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
3502                          * emit two extra insns:
3503                          * if (index >= max_entries) goto out;
3504                          * index &= array->index_mask;
3505                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
3506                          */
3507                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
3508                         if (!map_ptr->unpriv_array)
3509                                 continue;
3510                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
3511                                                   map_ptr->max_entries, 2);
3512                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
3513                                                     container_of(map_ptr,
3514                                                                  struct bpf_array,
3515                                                                  map)->index_mask);
3516                         insn_buf[2] = *insn;
3517                         cnt = 3;
3518                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
3519                         if (!new_prog)
3520                                 return -ENOMEM;
3521
3522                         delta    += cnt - 1;
3523                         env->prog = prog = new_prog;
3524                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
3525                         continue;
3526                 }
3527
3528                 fn = prog->aux->ops->get_func_proto(insn->imm);
3529                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
3530                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
3531                  */
3532                 if (!fn->func) {
3533                         verbose("kernel subsystem misconfigured func %d\n",
3534                                 insn->imm);
3535                         return -EFAULT;
3536                 }
3537                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
3538         }
3539
3540         return 0;
3541 }
3542
3543 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
3544 {
3545         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
3546         int i;
3547
3548         if (!env->explored_states)
3549                 return;
3550
3551         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
3552                 sl = env->explored_states[i];
3553
3554                 if (sl)
3555                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3556                                 sln = sl->next;
3557                                 kfree(sl);
3558                                 sl = sln;
3559                         }
3560         }
3561
3562         kfree(env->explored_states);
3563 }
3564
3565 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
3566 {
3567         char __user *log_ubuf = NULL;
3568         struct bpf_verifier_env *env;
3569         int ret = -EINVAL;
3570
3571         if ((*prog)->len <= 0 || (*prog)->len > BPF_MAXINSNS)
3572                 return -E2BIG;
3573
3574         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
3575          * allocate/free it every time bpf_check() is called
3576          */
3577         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
3578         if (!env)
3579                 return -ENOMEM;
3580
3581         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
3582                                      (*prog)->len);
3583         ret = -ENOMEM;
3584         if (!env->insn_aux_data)
3585                 goto err_free_env;
3586         env->prog = *prog;
3587
3588         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
3589         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
3590
3591         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
3592                 /* user requested verbose verifier output
3593                  * and supplied buffer to store the verification trace
3594                  */
3595                 log_level = attr->log_level;
3596                 log_ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
3597                 log_size = attr->log_size;
3598                 log_len = 0;
3599
3600                 ret = -EINVAL;
3601                 /* log_* values have to be sane */
3602                 if (log_size < 128 || log_size > UINT_MAX >> 8 ||
3603                     log_level == 0 || log_ubuf == NULL)
3604                         goto err_unlock;
3605
3606                 ret = -ENOMEM;
3607                 log_buf = vmalloc(log_size);
3608                 if (!log_buf)
3609                         goto err_unlock;
3610         } else {
3611                 log_level = 0;
3612         }
3613
3614         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
3615         if (ret < 0)
3616                 goto skip_full_check;
3617
3618         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
3619                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
3620                                        GFP_USER);
3621         ret = -ENOMEM;
3622         if (!env->explored_states)
3623                 goto skip_full_check;
3624
3625         ret = check_cfg(env);
3626         if (ret < 0)
3627                 goto skip_full_check;
3628
3629         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
3630
3631         ret = do_check(env);
3632
3633 skip_full_check:
3634         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
3635         free_states(env);
3636
3637         if (ret == 0)
3638                 sanitize_dead_code(env);
3639
3640         if (ret == 0)
3641                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
3642                 ret = convert_ctx_accesses(env);
3643
3644         if (ret == 0)
3645                 ret = fixup_bpf_calls(env);
3646
3647         if (log_level && log_len >= log_size - 1) {
3648                 BUG_ON(log_len >= log_size);
3649                 /* verifier log exceeded user supplied buffer */
3650                 ret = -ENOSPC;
3651                 /* fall through to return what was recorded */
3652         }
3653
3654         /* copy verifier log back to user space including trailing zero */
3655         if (log_level && copy_to_user(log_ubuf, log_buf, log_len + 1) != 0) {
3656                 ret = -EFAULT;
3657                 goto free_log_buf;
3658         }
3659
3660         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
3661                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
3662                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
3663                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
3664                                                           GFP_KERNEL);
3665
3666                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
3667                         ret = -ENOMEM;
3668                         goto free_log_buf;
3669                 }
3670
3671                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
3672                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
3673                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
3674
3675                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
3676                  * bpf_ld_imm64 instructions
3677                  */
3678                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
3679         }
3680
3681 free_log_buf:
3682         if (log_level)
3683                 vfree(log_buf);
3684         if (!env->prog->aux->used_maps)
3685                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
3686                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
3687                  */
3688                 release_maps(env);
3689         *prog = env->prog;
3690 err_unlock:
3691         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
3692         vfree(env->insn_aux_data);
3693 err_free_env:
3694         kfree(env);
3695         return ret;
3696 }
3697
3698 int bpf_analyzer(struct bpf_prog *prog, const struct bpf_ext_analyzer_ops *ops,
3699                  void *priv)
3700 {
3701         struct bpf_verifier_env *env;
3702         int ret;
3703
3704         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
3705         if (!env)
3706                 return -ENOMEM;
3707
3708         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
3709                                      prog->len);
3710         ret = -ENOMEM;
3711         if (!env->insn_aux_data)
3712                 goto err_free_env;
3713         env->prog = prog;
3714         env->analyzer_ops = ops;
3715         env->analyzer_priv = priv;
3716
3717         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
3718         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
3719
3720         log_level = 0;
3721
3722         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
3723                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
3724                                        GFP_KERNEL);
3725         ret = -ENOMEM;
3726         if (!env->explored_states)
3727                 goto skip_full_check;
3728
3729         ret = check_cfg(env);
3730         if (ret < 0)
3731                 goto skip_full_check;
3732
3733         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
3734
3735         ret = do_check(env);
3736
3737 skip_full_check:
3738         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
3739         free_states(env);
3740
3741         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
3742         vfree(env->insn_aux_data);
3743 err_free_env:
3744         kfree(env);
3745         return ret;
3746 }
3747 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_analyzer);