kernel/bpf/verifier.c

   1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
   2  * Copyright (c) 2016 Facebook
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
   6  * License as published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  */
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/types.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/bpf.h>
  17 #include <linux/bpf_verifier.h>
  18 #include <linux/filter.h>
  19 #include <net/netlink.h>
  20 #include <linux/file.h>
  21 #include <linux/vmalloc.h>
  22 #include <linux/stringify.h>
  23
  24 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
  25  * instruction by instruction and updates register/stack state.
  26  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
  27  *
  28  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
  29  * It rejects the following programs:
  30  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
  31  * - if loop is present (detected via back-edge)
  32  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
  33  * - out of bounds or malformed jumps
  34  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
  35  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
  36  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
  37  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
  38  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
  39  *
  40  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
  41  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
  42  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
  43  * copied to R1.
  44  *
  45  * All registers are 64-bit.
  46  * R0 - return register
  47  * R1-R5 argument passing registers
  48  * R6-R9 callee saved registers
  49  * R10 - frame pointer read-only
  50  *
  51  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
  52  * and has type PTR_TO_CTX.
  53  *
  54  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
  55  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
  56  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
  57  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
  58  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
  59  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
  60  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
  61  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
  62  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
  63  *
  64  * Most of the time the registers have UNKNOWN_VALUE type, which
  65  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
  66  * (like pointer plus pointer becomes UNKNOWN_VALUE type)
  67  *
  68  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
  69  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, FRAME_PTR. These are three pointer
  70  * types recognized by check_mem_access() function.
  71  *
  72  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
  73  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
  74  *
  75  * registers used to pass values to function calls are checked against
  76  * function argument constraints.
  77  *
  78  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
  79  * It means that the register type passed to this function must be
  80  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
  81  * 'pointer to map element key'
  82  *
  83  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
  84  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
  85  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
  86  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
  87  *
  88  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
  89  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
  90  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
  91  * the helper function as a pointer to map element key.
  92  *
  93  * On the kernel side the helper function looks like:
  94  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
  95  * {
  96  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
  97  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
  98  *    void *value;
  99  *
 100  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
 101  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
 102  *    the stack of eBPF program.
 103  * }
 104  *
 105  * Corresponding eBPF program may look like:
 106  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
 107  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
 108  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
 109  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
 110  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
 111  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
 112  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
 113  *
 114  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
 115  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
 116  * and were initialized prior to this call.
 117  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
 118  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
 119  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
 120  * returns ether pointer to map value or NULL.
 121  *
 122  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
 123  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
 124  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
 125  * branch. See check_cond_jmp_op().
 126  *
 127  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
 128  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
 129  */
 130
 131 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
 132 struct bpf_verifier_stack_elem {
 133         /* verifer state is 'st'
 134          * before processing instruction 'insn_idx'
 135          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
 136          */
 137         struct bpf_verifier_state st;
 138         int insn_idx;
 139         int prev_insn_idx;
 140         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
 141 };
 142
 143 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      98304
 144 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
 145
 146 #define BPF_MAP_PTR_POISON ((void *)0xeB9F + POISON_POINTER_DELTA)
 147
 148 struct bpf_call_arg_meta {
 149         struct bpf_map *map_ptr;
 150         bool raw_mode;
 151         bool pkt_access;
 152         int regno;
 153         int access_size;
 154 };
 155
 156 /* verbose verifier prints what it's seeing
 157  * bpf_check() is called under lock, so no race to access these global vars
 158  */
 159 static u32 log_level, log_size, log_len;
 160 static char *log_buf;
 161
 162 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
 163
 164 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
 165  * verbose() is used to dump the verification trace to the log, so the user
 166  * can figure out what's wrong with the program
 167  */
 168 static __printf(1, 2) void verbose(const char *fmt, ...)
 169 {
 170         va_list args;
 171
 172         if (log_level == 0 || log_len >= log_size - 1)
 173                 return;
 174
 175         va_start(args, fmt);
 176         log_len += vscnprintf(log_buf + log_len, log_size - log_len, fmt, args);
 177         va_end(args);
 178 }
 179
 180 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
 181 static const char * const reg_type_str[] = {
 182         [NOT_INIT]              = "?",
 183         [UNKNOWN_VALUE]         = "inv",
 184         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
 185         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
 186         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
 187         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
 188         [PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ]  = "map_value_adj",
 189         [FRAME_PTR]             = "fp",
 190         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
 191         [CONST_IMM]             = "imm",
 192         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
 193         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
 194 };
 195
 196 #define __BPF_FUNC_STR_FN(x) [BPF_FUNC_ ## x] = __stringify(bpf_ ## x)
 197 static const char * const func_id_str[] = {
 198         __BPF_FUNC_MAPPER(__BPF_FUNC_STR_FN)
 199 };
 200 #undef __BPF_FUNC_STR_FN
 201
 202 static const char *func_id_name(int id)
 203 {
 204         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(func_id_str) != __BPF_FUNC_MAX_ID);
 205
 206         if (id >= 0 && id < __BPF_FUNC_MAX_ID && func_id_str[id])
 207                 return func_id_str[id];
 208         else
 209                 return "unknown";
 210 }
 211
 212 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state)
 213 {
 214         struct bpf_reg_state *reg;
 215         enum bpf_reg_type t;
 216         int i;
 217
 218         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 219                 reg = &state->regs[i];
 220                 t = reg->type;
 221                 if (t == NOT_INIT)
 222                         continue;
 223                 verbose(" R%d=%s", i, reg_type_str[t]);
 224                 if (t == CONST_IMM || t == PTR_TO_STACK)
 225                         verbose("%lld", reg->imm);
 226                 else if (t == PTR_TO_PACKET)
 227                         verbose("(id=%d,off=%d,r=%d)",
 228                                 reg->id, reg->off, reg->range);
 229                 else if (t == UNKNOWN_VALUE && reg->imm)
 230                         verbose("%lld", reg->imm);
 231                 else if (t == CONST_PTR_TO_MAP || t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
 232                          t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
 233                          t == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ)
 234                         verbose("(ks=%d,vs=%d,id=%u)",
 235                                 reg->map_ptr->key_size,
 236                                 reg->map_ptr->value_size,
 237                                 reg->id);
 238                 if (reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
 239                         verbose(",min_value=%lld",
 240                                 (long long)reg->min_value);
 241                 if (reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
 242                         verbose(",max_value=%llu",
 243                                 (unsigned long long)reg->max_value);
 244                 if (reg->min_align)
 245                         verbose(",min_align=%u", reg->min_align);
 246                 if (reg->aux_off)
 247                         verbose(",aux_off=%u", reg->aux_off);
 248                 if (reg->aux_off_align)
 249                         verbose(",aux_off_align=%u", reg->aux_off_align);
 250         }
 251         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
 252                 if (state->stack_slot_type[i] == STACK_SPILL)
 253                         verbose(" fp%d=%s", -MAX_BPF_STACK + i,
 254                                 reg_type_str[state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE].type]);
 255         }
 256         verbose("\n");
 257 }
 258
 259 static const char *const bpf_class_string[] = {
 260         [BPF_LD]    = "ld",
 261         [BPF_LDX]   = "ldx",
 262         [BPF_ST]    = "st",
 263         [BPF_STX]   = "stx",
 264         [BPF_ALU]   = "alu",
 265         [BPF_JMP]   = "jmp",
 266         [BPF_RET]   = "BUG",
 267         [BPF_ALU64] = "alu64",
 268 };
 269
 270 static const char *const bpf_alu_string[16] = {
 271         [BPF_ADD >> 4]  = "+=",
 272         [BPF_SUB >> 4]  = "-=",
 273         [BPF_MUL >> 4]  = "*=",
 274         [BPF_DIV >> 4]  = "/=",
 275         [BPF_OR  >> 4]  = "|=",
 276         [BPF_AND >> 4]  = "&=",
 277         [BPF_LSH >> 4]  = "<<=",
 278         [BPF_RSH >> 4]  = ">>=",
 279         [BPF_NEG >> 4]  = "neg",
 280         [BPF_MOD >> 4]  = "%=",
 281         [BPF_XOR >> 4]  = "^=",
 282         [BPF_MOV >> 4]  = "=",
 283         [BPF_ARSH >> 4] = "s>>=",
 284         [BPF_END >> 4]  = "endian",
 285 };
 286
 287 static const char *const bpf_ldst_string[] = {
 288         [BPF_W >> 3]  = "u32",
 289         [BPF_H >> 3]  = "u16",
 290         [BPF_B >> 3]  = "u8",
 291         [BPF_DW >> 3] = "u64",
 292 };
 293
 294 static const char *const bpf_jmp_string[16] = {
 295         [BPF_JA >> 4]   = "jmp",
 296         [BPF_JEQ >> 4]  = "==",
 297         [BPF_JGT >> 4]  = ">",
 298         [BPF_JGE >> 4]  = ">=",
 299         [BPF_JSET >> 4] = "&",
 300         [BPF_JNE >> 4]  = "!=",
 301         [BPF_JSGT >> 4] = "s>",
 302         [BPF_JSGE >> 4] = "s>=",
 303         [BPF_CALL >> 4] = "call",
 304         [BPF_EXIT >> 4] = "exit",
 305 };
 306
 307 static void print_bpf_insn(const struct bpf_verifier_env *env,
 308                            const struct bpf_insn *insn)
 309 {
 310         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
 311
 312         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
 313                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X)
 314                         verbose("(%02x) %sr%d %s %sr%d\n",
 315                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 316                                 insn->dst_reg,
 317                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 318                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 319                                 insn->src_reg);
 320                 else
 321                         verbose("(%02x) %sr%d %s %s%d\n",
 322                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 323                                 insn->dst_reg,
 324                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 325                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 326                                 insn->imm);
 327         } else if (class == BPF_STX) {
 328                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_MEM)
 329                         verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = r%d\n",
 330                                 insn->code,
 331                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 332                                 insn->dst_reg,
 333                                 insn->off, insn->src_reg);
 334                 else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD)
 335                         verbose("(%02x) lock *(%s *)(r%d %+d) += r%d\n",
 336                                 insn->code,
 337                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 338                                 insn->dst_reg, insn->off,
 339                                 insn->src_reg);
 340                 else
 341                         verbose("BUG_%02x\n", insn->code);
 342         } else if (class == BPF_ST) {
 343                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 344                         verbose("BUG_st_%02x\n", insn->code);
 345                         return;
 346                 }
 347                 verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = %d\n",
 348                         insn->code,
 349                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 350                         insn->dst_reg,
 351                         insn->off, insn->imm);
 352         } else if (class == BPF_LDX) {
 353                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 354                         verbose("BUG_ldx_%02x\n", insn->code);
 355                         return;
 356                 }
 357                 verbose("(%02x) r%d = *(%s *)(r%d %+d)\n",
 358                         insn->code, insn->dst_reg,
 359                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 360                         insn->src_reg, insn->off);
 361         } else if (class == BPF_LD) {
 362                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) {
 363                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[%d]\n",
 364                                 insn->code,
 365                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 366                                 insn->imm);
 367                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND) {
 368                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[r%d + %d]\n",
 369                                 insn->code,
 370                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 371                                 insn->src_reg, insn->imm);
 372                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IMM &&
 373                            BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW) {
 374                         /* At this point, we already made sure that the second
 375                          * part of the ldimm64 insn is accessible.
 376                          */
 377                         u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
 378                         bool map_ptr = insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD;
 379
 380                         if (map_ptr && !env->allow_ptr_leaks)
 381                                 imm = 0;
 382
 383                         verbose("(%02x) r%d = 0x%llx\n", insn->code,
 384                                 insn->dst_reg, (unsigned long long)imm);
 385                 } else {
 386                         verbose("BUG_ld_%02x\n", insn->code);
 387                         return;
 388                 }
 389         } else if (class == BPF_JMP) {
 390                 u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
 391
 392                 if (opcode == BPF_CALL) {
 393                         verbose("(%02x) call %s#%d\n", insn->code,
 394                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
 395                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_JA)) {
 396                         verbose("(%02x) goto pc%+d\n",
 397                                 insn->code, insn->off);
 398                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_EXIT)) {
 399                         verbose("(%02x) exit\n", insn->code);
 400                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
 401                         verbose("(%02x) if r%d %s r%d goto pc%+d\n",
 402                                 insn->code, insn->dst_reg,
 403                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 404                                 insn->src_reg, insn->off);
 405                 } else {
 406                         verbose("(%02x) if r%d %s 0x%x goto pc%+d\n",
 407                                 insn->code, insn->dst_reg,
 408                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 409                                 insn->imm, insn->off);
 410                 }
 411         } else {
 412                 verbose("(%02x) %s\n", insn->code, bpf_class_string[class]);
 413         }
 414 }
 415
 416 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx)
 417 {
 418         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 419         int insn_idx;
 420
 421         if (env->head == NULL)
 422                 return -1;
 423
 424         memcpy(&env->cur_state, &env->head->st, sizeof(env->cur_state));
 425         insn_idx = env->head->insn_idx;
 426         if (prev_insn_idx)
 427                 *prev_insn_idx = env->head->prev_insn_idx;
 428         elem = env->head->next;
 429         kfree(env->head);
 430         env->head = elem;
 431         env->stack_size--;
 432         return insn_idx;
 433 }
 434
 435 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
 436                                              int insn_idx, int prev_insn_idx)
 437 {
 438         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 439
 440         elem = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
 441         if (!elem)
 442                 goto err;
 443
 444         memcpy(&elem->st, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
 445         elem->insn_idx = insn_idx;
 446         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
 447         elem->next = env->head;
 448         env->head = elem;
 449         env->stack_size++;
 450         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
 451                 verbose("BPF program is too complex\n");
 452                 goto err;
 453         }
 454         return &elem->st;
 455 err:
 456         /* pop all elements and return */
 457         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
 458         return NULL;
 459 }
 460
 461 #define CALLER_SAVED_REGS 6
 462 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
 463         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
 464 };
 465
 466 static void mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 467 {
 468         BUG_ON(regno >= MAX_BPF_REG);
 469
 470         memset(&regs[regno], 0, sizeof(regs[regno]));
 471         regs[regno].type = NOT_INIT;
 472         regs[regno].min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
 473         regs[regno].max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
 474 }
 475
 476 static void init_reg_state(struct bpf_reg_state *regs)
 477 {
 478         int i;
 479
 480         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
 481                 mark_reg_not_init(regs, i);
 482
 483         /* frame pointer */
 484         regs[BPF_REG_FP].type = FRAME_PTR;
 485
 486         /* 1st arg to a function */
 487         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
 488 }
 489
 490 static void __mark_reg_unknown_value(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 491 {
 492         regs[regno].type = UNKNOWN_VALUE;
 493         regs[regno].id = 0;
 494         regs[regno].imm = 0;
 495 }
 496
 497 static void mark_reg_unknown_value(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 498 {
 499         BUG_ON(regno >= MAX_BPF_REG);
 500         __mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 501 }
 502
 503 static void reset_reg_range_values(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 504 {
 505         regs[regno].min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
 506         regs[regno].max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
 507         regs[regno].min_align = 0;
 508 }
 509
 510 static void mark_reg_unknown_value_and_range(struct bpf_reg_state *regs,
 511                                              u32 regno)
 512 {
 513         mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 514         reset_reg_range_values(regs, regno);
 515 }
 516
 517 enum reg_arg_type {
 518         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
 519         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
 520         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
 521 };
 522
 523 static int check_reg_arg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno,
 524                          enum reg_arg_type t)
 525 {
 526         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
 527                 verbose("R%d is invalid\n", regno);
 528                 return -EINVAL;
 529         }
 530
 531         if (t == SRC_OP) {
 532                 /* check whether register used as source operand can be read */
 533                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
 534                         verbose("R%d !read_ok\n", regno);
 535                         return -EACCES;
 536                 }
 537         } else {
 538                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
 539                 if (regno == BPF_REG_FP) {
 540                         verbose("frame pointer is read only\n");
 541                         return -EACCES;
 542                 }
 543                 if (t == DST_OP)
 544                         mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 545         }
 546         return 0;
 547 }
 548
 549 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
 550 {
 551         switch (type) {
 552         case PTR_TO_MAP_VALUE:
 553         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
 554         case PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ:
 555         case PTR_TO_STACK:
 556         case PTR_TO_CTX:
 557         case PTR_TO_PACKET:
 558         case PTR_TO_PACKET_END:
 559         case FRAME_PTR:
 560         case CONST_PTR_TO_MAP:
 561                 return true;
 562         default:
 563                 return false;
 564         }
 565 }
 566
 567 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
 568  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
 569  */
 570 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_state *state, int off,
 571                              int size, int value_regno)
 572 {
 573         int i;
 574         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
 575          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
 576          */
 577
 578         if (value_regno >= 0 &&
 579             is_spillable_regtype(state->regs[value_regno].type)) {
 580
 581                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
 582                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 583                         verbose("invalid size of register spill\n");
 584                         return -EACCES;
 585                 }
 586
 587                 /* save register state */
 588                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE] =
 589                         state->regs[value_regno];
 590
 591                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
 592                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_SPILL;
 593         } else {
 594                 /* regular write of data into stack */
 595                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE] =
 596                         (struct bpf_reg_state) {};
 597
 598                 for (i = 0; i < size; i++)
 599                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_MISC;
 600         }
 601         return 0;
 602 }
 603
 604 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_state *state, int off, int size,
 605                             int value_regno)
 606 {
 607         u8 *slot_type;
 608         int i;
 609
 610         slot_type = &state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off];
 611
 612         if (slot_type[0] == STACK_SPILL) {
 613                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 614                         verbose("invalid size of register spill\n");
 615                         return -EACCES;
 616                 }
 617                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
 618                         if (slot_type[i] != STACK_SPILL) {
 619                                 verbose("corrupted spill memory\n");
 620                                 return -EACCES;
 621                         }
 622                 }
 623
 624                 if (value_regno >= 0)
 625                         /* restore register state from stack */
 626                         state->regs[value_regno] =
 627                                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE];
 628                 return 0;
 629         } else {
 630                 for (i = 0; i < size; i++) {
 631                         if (slot_type[i] != STACK_MISC) {
 632                                 verbose("invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
 633                                         off, i, size);
 634                                 return -EACCES;
 635                         }
 636                 }
 637                 if (value_regno >= 0)
 638                         /* have read misc data from the stack */
 639                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 640                                                          value_regno);
 641                 return 0;
 642         }
 643 }
 644
 645 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
 646 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 647                             int size)
 648 {
 649         struct bpf_map *map = env->cur_state.regs[regno].map_ptr;
 650
 651         if (off < 0 || size <= 0 || off + size > map->value_size) {
 652                 verbose("invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
 653                         map->value_size, off, size);
 654                 return -EACCES;
 655         }
 656         return 0;
 657 }
 658
 659 /* check read/write into an adjusted map element */
 660 static int check_map_access_adj(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
 661                                 int off, int size)
 662 {
 663         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 664         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
 665         int err;
 666
 667         /* We adjusted the register to this map value, so we
 668          * need to change off and size to min_value and max_value
 669          * respectively to make sure our theoretical access will be
 670          * safe.
 671          */
 672         if (log_level)
 673                 print_verifier_state(state);
 674         env->varlen_map_value_access = true;
 675         /* The minimum value is only important with signed
 676          * comparisons where we can't assume the floor of a
 677          * value is 0.  If we are using signed variables for our
 678          * index'es we need to make sure that whatever we use
 679          * will have a set floor within our range.
 680          */
 681         if (reg->min_value < 0) {
 682                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
 683                         regno);
 684                 return -EACCES;
 685         }
 686         err = check_map_access(env, regno, reg->min_value + off, size);
 687         if (err) {
 688                 verbose("R%d min value is outside of the array range\n",
 689                         regno);
 690                 return err;
 691         }
 692
 693         /* If we haven't set a max value then we need to bail
 694          * since we can't be sure we won't do bad things.
 695          */
 696         if (reg->max_value == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) {
 697                 verbose("R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
 698                         regno);
 699                 return -EACCES;
 700         }
 701         return check_map_access(env, regno, reg->max_value + off, size);
 702 }
 703
 704 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
 705
 706 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
 707                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
 708                                        enum bpf_access_type t)
 709 {
 710         switch (env->prog->type) {
 711         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
 712         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
 713                 /* dst_input() and dst_output() can't write for now */
 714                 if (t == BPF_WRITE)
 715                         return false;
 716                 /* fallthrough */
 717         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
 718         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
 719         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
 720         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
 721                 if (meta)
 722                         return meta->pkt_access;
 723
 724                 env->seen_direct_write = true;
 725                 return true;
 726         default:
 727                 return false;
 728         }
 729 }
 730
 731 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 732                                int size)
 733 {
 734         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 735         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
 736
 737         off += reg->off;
 738         if (off < 0 || size <= 0 || off + size > reg->range) {
 739                 verbose("invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
 740                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
 741                 return -EACCES;
 742         }
 743         return 0;
 744 }
 745
 746 /* check access to 'struct bpf_context' fields */
 747 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
 748                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
 749 {
 750         struct bpf_insn_access_aux info = {
 751                 .reg_type = *reg_type,
 752         };
 753
 754         /* for analyzer ctx accesses are already validated and converted */
 755         if (env->analyzer_ops)
 756                 return 0;
 757
 758         if (env->prog->aux->ops->is_valid_access &&
 759             env->prog->aux->ops->is_valid_access(off, size, t, &info)) {
 760                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
 761                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
 762                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
 763                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
 764                  * will only allow for whole field access and rejects any other
 765                  * type of narrower access.
 766                  */
 767                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
 768                 *reg_type = info.reg_type;
 769
 770                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
 771                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
 772                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
 773                 return 0;
 774         }
 775
 776         verbose("invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
 777         return -EACCES;
 778 }
 779
 780 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
 781 {
 782         if (env->allow_ptr_leaks)
 783                 return false;
 784
 785         switch (env->cur_state.regs[regno].type) {
 786         case UNKNOWN_VALUE:
 787         case CONST_IMM:
 788                 return false;
 789         default:
 790                 return true;
 791         }
 792 }
 793
 794 static int check_pkt_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
 795                                    int off, int size, bool strict)
 796 {
 797         int ip_align;
 798         int reg_off;
 799
 800         /* Byte size accesses are always allowed. */
 801         if (!strict || size == 1)
 802                 return 0;
 803
 804         reg_off = reg->off;
 805         if (reg->id) {
 806                 if (reg->aux_off_align % size) {
 807                         verbose("Packet access is only %u byte aligned, %d byte access not allowed\n",
 808                                 reg->aux_off_align, size);
 809                         return -EACCES;
 810                 }
 811                 reg_off += reg->aux_off;
 812         }
 813
 814         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
 815          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
 816          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
 817          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
 818          * to this code only in strict mode where we want to emulate
 819          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
 820          * unconditional IP align value of '2'.
 821          */
 822         ip_align = 2;
 823         if ((ip_align + reg_off + off) % size != 0) {
 824                 verbose("misaligned packet access off %d+%d+%d size %d\n",
 825                         ip_align, reg_off, off, size);
 826                 return -EACCES;
 827         }
 828
 829         return 0;
 830 }
 831
 832 static int check_val_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
 833                                    int size, bool strict)
 834 {
 835         if (strict && size != 1) {
 836                 verbose("Unknown alignment. Only byte-sized access allowed in value access.\n");
 837                 return -EACCES;
 838         }
 839
 840         return 0;
 841 }
 842
 843 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
 844                                const struct bpf_reg_state *reg,
 845                                int off, int size)
 846 {
 847         bool strict = env->strict_alignment;
 848
 849         switch (reg->type) {
 850         case PTR_TO_PACKET:
 851                 return check_pkt_ptr_alignment(reg, off, size, strict);
 852         case PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ:
 853                 return check_val_ptr_alignment(reg, size, strict);
 854         default:
 855                 if (off % size != 0) {
 856                         verbose("misaligned access off %d size %d\n",
 857                                 off, size);
 858                         return -EACCES;
 859                 }
 860
 861                 return 0;
 862         }
 863 }
 864
 865 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
 866  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
 867  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
 868  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
 869  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
 870  */
 871 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno, int off,
 872                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
 873                             int value_regno)
 874 {
 875         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 876         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
 877         int size, err = 0;
 878
 879         if (reg->type == PTR_TO_STACK)
 880                 off += reg->imm;
 881
 882         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
 883         if (size < 0)
 884                 return size;
 885
 886         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size);
 887         if (err)
 888                 return err;
 889
 890         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
 891             reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ) {
 892                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 893                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 894                         verbose("R%d leaks addr into map\n", value_regno);
 895                         return -EACCES;
 896                 }
 897
 898                 if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ)
 899                         err = check_map_access_adj(env, regno, off, size);
 900                 else
 901                         err = check_map_access(env, regno, off, size);
 902                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
 903                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 904                                                          value_regno);
 905
 906         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
 907                 enum bpf_reg_type reg_type = UNKNOWN_VALUE;
 908
 909                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 910                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 911                         verbose("R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
 912                         return -EACCES;
 913                 }
 914                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
 915                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
 916                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 917                                                          value_regno);
 918                         /* note that reg.[id|off|range] == 0 */
 919                         state->regs[value_regno].type = reg_type;
 920                         state->regs[value_regno].aux_off = 0;
 921                         state->regs[value_regno].aux_off_align = 0;
 922                 }
 923
 924         } else if (reg->type == FRAME_PTR || reg->type == PTR_TO_STACK) {
 925                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
 926                         verbose("invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
 927                         return -EACCES;
 928                 }
 929
 930                 if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
 931                         env->prog->aux->stack_depth = -off;
 932
 933                 if (t == BPF_WRITE) {
 934                         if (!env->allow_ptr_leaks &&
 935                             state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off] == STACK_SPILL &&
 936                             size != BPF_REG_SIZE) {
 937                                 verbose("attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
 938                                 return -EACCES;
 939                         }
 940                         err = check_stack_write(state, off, size, value_regno);
 941                 } else {
 942                         err = check_stack_read(state, off, size, value_regno);
 943                 }
 944         } else if (state->regs[regno].type == PTR_TO_PACKET) {
 945                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
 946                         verbose("cannot write into packet\n");
 947                         return -EACCES;
 948                 }
 949                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 950                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 951                         verbose("R%d leaks addr into packet\n", value_regno);
 952                         return -EACCES;
 953                 }
 954                 err = check_packet_access(env, regno, off, size);
 955                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
 956                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 957                                                          value_regno);
 958         } else {
 959                 verbose("R%d invalid mem access '%s'\n",
 960                         regno, reg_type_str[reg->type]);
 961                 return -EACCES;
 962         }
 963
 964         if (!err && size <= 2 && value_regno >= 0 && env->allow_ptr_leaks &&
 965             state->regs[value_regno].type == UNKNOWN_VALUE) {
 966                 /* 1 or 2 byte load zero-extends, determine the number of
 967                  * zero upper bits. Not doing it fo 4 byte load, since
 968                  * such values cannot be added to ptr_to_packet anyway.
 969                  */
 970                 state->regs[value_regno].imm = 64 - size * 8;
 971         }
 972         return err;
 973 }
 974
 975 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
 976 {
 977         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 978         int err;
 979
 980         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
 981             insn->imm != 0) {
 982                 verbose("BPF_XADD uses reserved fields\n");
 983                 return -EINVAL;
 984         }
 985
 986         /* check src1 operand */
 987         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
 988         if (err)
 989                 return err;
 990
 991         /* check src2 operand */
 992         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
 993         if (err)
 994                 return err;
 995
 996         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
 997                 verbose("R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
 998                 return -EACCES;
 999         }
1000
1001         /* check whether atomic_add can read the memory */
1002         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1003                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
1004         if (err)
1005                 return err;
1006
1007         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
1008         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1009                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
1010 }
1011
1012 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
1013  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
1014  * and all elements of stack are initialized
1015  */
1016 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1017                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
1018                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
1019 {
1020         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1021         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1022         int off, i;
1023
1024         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK) {
1025                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
1026                     regs[regno].type == CONST_IMM &&
1027                     regs[regno].imm  == 0)
1028                         return 0;
1029
1030                 verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1031                         reg_type_str[regs[regno].type],
1032                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
1033                 return -EACCES;
1034         }
1035
1036         off = regs[regno].imm;
1037         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
1038             access_size <= 0) {
1039                 verbose("invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
1040                         regno, off, access_size);
1041                 return -EACCES;
1042         }
1043
1044         if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1045                 env->prog->aux->stack_depth = -off;
1046
1047         if (meta && meta->raw_mode) {
1048                 meta->access_size = access_size;
1049                 meta->regno = regno;
1050                 return 0;
1051         }
1052
1053         for (i = 0; i < access_size; i++) {
1054                 if (state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] != STACK_MISC) {
1055                         verbose("invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
1056                                 off, i, access_size);
1057                         return -EACCES;
1058                 }
1059         }
1060         return 0;
1061 }
1062
1063 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1064                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
1065                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
1066 {
1067         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1068
1069         switch (regs[regno].type) {
1070         case PTR_TO_PACKET:
1071                 return check_packet_access(env, regno, 0, access_size);
1072         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1073                 return check_map_access(env, regno, 0, access_size);
1074         case PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ:
1075                 return check_map_access_adj(env, regno, 0, access_size);
1076         default: /* const_imm|ptr_to_stack or invalid ptr */
1077                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
1078                                             zero_size_allowed, meta);
1079         }
1080 }
1081
1082 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1083                           enum bpf_arg_type arg_type,
1084                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
1085 {
1086         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *reg = &regs[regno];
1087         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
1088         int err = 0;
1089
1090         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
1091                 return 0;
1092
1093         if (type == NOT_INIT) {
1094                 verbose("R%d !read_ok\n", regno);
1095                 return -EACCES;
1096         }
1097
1098         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
1099                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
1100                         verbose("R%d leaks addr into helper function\n", regno);
1101                         return -EACCES;
1102                 }
1103                 return 0;
1104         }
1105
1106         if (type == PTR_TO_PACKET &&
1107             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
1108                 verbose("helper access to the packet is not allowed\n");
1109                 return -EACCES;
1110         }
1111
1112         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
1113             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1114                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1115                 if (type != PTR_TO_PACKET && type != expected_type)
1116                         goto err_type;
1117         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1118                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1119                 expected_type = CONST_IMM;
1120                 /* One exception. Allow UNKNOWN_VALUE registers when the
1121                  * boundaries are known and don't cause unsafe memory accesses
1122                  */
1123                 if (type != UNKNOWN_VALUE && type != expected_type)
1124                         goto err_type;
1125         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1126                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
1127                 if (type != expected_type)
1128                         goto err_type;
1129         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
1130                 expected_type = PTR_TO_CTX;
1131                 if (type != expected_type)
1132                         goto err_type;
1133         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MEM ||
1134                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM) {
1135                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1136                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
1137                  * passed in as argument, it's a CONST_IMM type. Final test
1138                  * happens during stack boundary checking.
1139                  */
1140                 if (type == CONST_IMM && reg->imm == 0)
1141                         /* final test in check_stack_boundary() */;
1142                 else if (type != PTR_TO_PACKET && type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
1143                          type != PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ && type != expected_type)
1144                         goto err_type;
1145                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
1146         } else {
1147                 verbose("unsupported arg_type %d\n", arg_type);
1148                 return -EFAULT;
1149         }
1150
1151         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1152                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
1153                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
1154         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
1155                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
1156                  * check that [key, key + map->key_size) are within
1157                  * stack limits and initialized
1158                  */
1159                 if (!meta->map_ptr) {
1160                         /* in function declaration map_ptr must come before
1161                          * map_key, so that it's verified and known before
1162                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1163                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1164                          */
1165                         verbose("invalid map_ptr to access map->key\n");
1166                         return -EACCES;
1167                 }
1168                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1169                         err = check_packet_access(env, regno, 0,
1170                                                   meta->map_ptr->key_size);
1171                 else
1172                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1173                                                    meta->map_ptr->key_size,
1174                                                    false, NULL);
1175         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1176                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1177                  * check [value, value + map->value_size) validity
1178                  */
1179                 if (!meta->map_ptr) {
1180                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1181                         verbose("invalid map_ptr to access map->value\n");
1182                         return -EACCES;
1183                 }
1184                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1185                         err = check_packet_access(env, regno, 0,
1186                                                   meta->map_ptr->value_size);
1187                 else
1188                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1189                                                    meta->map_ptr->value_size,
1190                                                    false, NULL);
1191         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1192                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1193                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
1194
1195                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
1196                  * from stack pointer 'buf'. Check it
1197                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
1198                  */
1199                 if (regno == 0) {
1200                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1201                         verbose("ARG_CONST_SIZE cannot be first argument\n");
1202                         return -EACCES;
1203                 }
1204
1205                 /* If the register is UNKNOWN_VALUE, the access check happens
1206                  * using its boundaries. Otherwise, just use its imm
1207                  */
1208                 if (type == UNKNOWN_VALUE) {
1209                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
1210                          * mode so that the program is required to
1211                          * initialize all the memory that the helper could
1212                          * just partially fill up.
1213                          */
1214                         meta = NULL;
1215
1216                         if (reg->min_value < 0) {
1217                                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
1218                                         regno);
1219                                 return -EACCES;
1220                         }
1221
1222                         if (reg->min_value == 0) {
1223                                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
1224                                                               zero_size_allowed,
1225                                                               meta);
1226                                 if (err)
1227                                         return err;
1228                         }
1229
1230                         if (reg->max_value == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) {
1231                                 verbose("R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
1232                                         regno);
1233                                 return -EACCES;
1234                         }
1235                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
1236                                                       reg->max_value,
1237                                                       zero_size_allowed, meta);
1238                         if (err)
1239                                 return err;
1240                 } else {
1241                         /* register is CONST_IMM */
1242                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, reg->imm,
1243                                                       zero_size_allowed, meta);
1244                 }
1245         }
1246
1247         return err;
1248 err_type:
1249         verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1250                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
1251         return -EACCES;
1252 }
1253
1254 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_map *map, int func_id)
1255 {
1256         if (!map)
1257                 return 0;
1258
1259         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
1260         switch (map->map_type) {
1261         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
1262                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
1263                         goto error;
1264                 break;
1265         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
1266                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
1267                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output)
1268                         goto error;
1269                 break;
1270         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
1271                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
1272                         goto error;
1273                 break;
1274         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
1275                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
1276                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
1277                         goto error;
1278                 break;
1279         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
1280         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
1281                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
1282                         goto error;
1283         default:
1284                 break;
1285         }
1286
1287         /* ... and second from the function itself. */
1288         switch (func_id) {
1289         case BPF_FUNC_tail_call:
1290                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
1291                         goto error;
1292                 break;
1293         case BPF_FUNC_perf_event_read:
1294         case BPF_FUNC_perf_event_output:
1295                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
1296                         goto error;
1297                 break;
1298         case BPF_FUNC_get_stackid:
1299                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
1300                         goto error;
1301                 break;
1302         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
1303         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
1304                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
1305                         goto error;
1306                 break;
1307         default:
1308                 break;
1309         }
1310
1311         return 0;
1312 error:
1313         verbose("cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
1314                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
1315         return -EINVAL;
1316 }
1317
1318 static int check_raw_mode(const struct bpf_func_proto *fn)
1319 {
1320         int count = 0;
1321
1322         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1323                 count++;
1324         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1325                 count++;
1326         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1327                 count++;
1328         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1329                 count++;
1330         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1331                 count++;
1332
1333         return count > 1 ? -EINVAL : 0;
1334 }
1335
1336 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
1337 {
1338         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1339         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1340         int i;
1341
1342         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1343                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET ||
1344                     regs[i].type == PTR_TO_PACKET_END)
1345                         mark_reg_unknown_value(regs, i);
1346
1347         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
1348                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
1349                         continue;
1350                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
1351                 if (reg->type != PTR_TO_PACKET &&
1352                     reg->type != PTR_TO_PACKET_END)
1353                         continue;
1354                 __mark_reg_unknown_value(state->spilled_regs,
1355                                          i / BPF_REG_SIZE);
1356         }
1357 }
1358
1359 static int check_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
1360 {
1361         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1362         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
1363         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1364         struct bpf_call_arg_meta meta;
1365         bool changes_data;
1366         int i, err;
1367
1368         /* find function prototype */
1369         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1370                 verbose("invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id), func_id);
1371                 return -EINVAL;
1372         }
1373
1374         if (env->prog->aux->ops->get_func_proto)
1375                 fn = env->prog->aux->ops->get_func_proto(func_id);
1376
1377         if (!fn) {
1378                 verbose("unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id), func_id);
1379                 return -EINVAL;
1380         }
1381
1382         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1383         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1384                 verbose("cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1385                 return -EINVAL;
1386         }
1387
1388         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
1389
1390         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
1391         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
1392
1393         /* We only support one arg being in raw mode at the moment, which
1394          * is sufficient for the helper functions we have right now.
1395          */
1396         err = check_raw_mode(fn);
1397         if (err) {
1398                 verbose("kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
1399                         func_id_name(func_id), func_id);
1400                 return err;
1401         }
1402
1403         /* check args */
1404         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
1405         if (err)
1406                 return err;
1407         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
1408         if (err)
1409                 return err;
1410         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
1411         if (err)
1412                 return err;
1413         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
1414         if (err)
1415                 return err;
1416         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
1417         if (err)
1418                 return err;
1419
1420         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
1421          * is inferred from register state.
1422          */
1423         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
1424                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B, BPF_WRITE, -1);
1425                 if (err)
1426                         return err;
1427         }
1428
1429         /* reset caller saved regs */
1430         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++)
1431                 mark_reg_not_init(regs, caller_saved[i]);
1432
1433         /* update return register */
1434         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1435                 regs[BPF_REG_0].type = UNKNOWN_VALUE;
1436         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1437                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1438         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1439                 struct bpf_insn_aux_data *insn_aux;
1440
1441                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1442                 regs[BPF_REG_0].max_value = regs[BPF_REG_0].min_value = 0;
1443                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1444                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1445                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1446                  */
1447                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1448                         verbose("kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1449                         return -EINVAL;
1450                 }
1451                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
1452                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
1453                 insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
1454                 if (!insn_aux->map_ptr)
1455                         insn_aux->map_ptr = meta.map_ptr;
1456                 else if (insn_aux->map_ptr != meta.map_ptr)
1457                         insn_aux->map_ptr = BPF_MAP_PTR_POISON;
1458         } else {
1459                 verbose("unknown return type %d of func %s#%d\n",
1460                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
1461                 return -EINVAL;
1462         }
1463
1464         err = check_map_func_compatibility(meta.map_ptr, func_id);
1465         if (err)
1466                 return err;
1467
1468         if (changes_data)
1469                 clear_all_pkt_pointers(env);
1470         return 0;
1471 }
1472
1473 static int check_packet_ptr_add(struct bpf_verifier_env *env,
1474                                 struct bpf_insn *insn)
1475 {
1476         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1477         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1478         struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1479         struct bpf_reg_state tmp_reg;
1480         s32 imm;
1481
1482         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1483                 /* pkt_ptr += imm */
1484                 imm = insn->imm;
1485
1486 add_imm:
1487                 if (imm < 0) {
1488                         verbose("addition of negative constant to packet pointer is not allowed\n");
1489                         return -EACCES;
1490                 }
1491                 if (imm >= MAX_PACKET_OFF ||
1492                     imm + dst_reg->off >= MAX_PACKET_OFF) {
1493                         verbose("constant %d is too large to add to packet pointer\n",
1494                                 imm);
1495                         return -EACCES;
1496                 }
1497                 /* a constant was added to pkt_ptr.
1498                  * Remember it while keeping the same 'id'
1499                  */
1500                 dst_reg->off += imm;
1501         } else {
1502                 bool had_id;
1503
1504                 if (src_reg->type == PTR_TO_PACKET) {
1505                         /* R6=pkt(id=0,off=0,r=62) R7=imm22; r7 += r6 */
1506                         tmp_reg = *dst_reg;  /* save r7 state */
1507                         *dst_reg = *src_reg; /* copy pkt_ptr state r6 into r7 */
1508                         src_reg = &tmp_reg;  /* pretend it's src_reg state */
1509                         /* if the checks below reject it, the copy won't matter,
1510                          * since we're rejecting the whole program. If all ok,
1511                          * then imm22 state will be added to r7
1512                          * and r7 will be pkt(id=0,off=22,r=62) while
1513                          * r6 will stay as pkt(id=0,off=0,r=62)
1514                          */
1515                 }
1516
1517                 if (src_reg->type == CONST_IMM) {
1518                         /* pkt_ptr += reg where reg is known constant */
1519                         imm = src_reg->imm;
1520                         goto add_imm;
1521                 }
1522                 /* disallow pkt_ptr += reg
1523                  * if reg is not uknown_value with guaranteed zero upper bits
1524                  * otherwise pkt_ptr may overflow and addition will become
1525                  * subtraction which is not allowed
1526                  */
1527                 if (src_reg->type != UNKNOWN_VALUE) {
1528                         verbose("cannot add '%s' to ptr_to_packet\n",
1529                                 reg_type_str[src_reg->type]);
1530                         return -EACCES;
1531                 }
1532                 if (src_reg->imm < 48) {
1533                         verbose("cannot add integer value with %lld upper zero bits to ptr_to_packet\n",
1534                                 src_reg->imm);
1535                         return -EACCES;
1536                 }
1537
1538                 had_id = (dst_reg->id != 0);
1539
1540                 /* dst_reg stays as pkt_ptr type and since some positive
1541                  * integer value was added to the pointer, increment its 'id'
1542                  */
1543                 dst_reg->id = ++env->id_gen;
1544
1545                 /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1546                 dst_reg->aux_off += dst_reg->off;
1547                 dst_reg->off = 0;
1548                 dst_reg->range = 0;
1549                 if (had_id)
1550                         dst_reg->aux_off_align = min(dst_reg->aux_off_align,
1551                                                      src_reg->min_align);
1552                 else
1553                         dst_reg->aux_off_align = src_reg->min_align;
1554         }
1555         return 0;
1556 }
1557
1558 static int evaluate_reg_alu(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1559 {
1560         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1561         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1562         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1563         s64 imm_log2;
1564
1565         /* for type == UNKNOWN_VALUE:
1566          * imm > 0 -> number of zero upper bits
1567          * imm == 0 -> don't track which is the same as all bits can be non-zero
1568          */
1569
1570         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1571                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1572
1573                 if (src_reg->type == UNKNOWN_VALUE && src_reg->imm > 0 &&
1574                     dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1575                         /* dreg += sreg
1576                          * where both have zero upper bits. Adding them
1577                          * can only result making one more bit non-zero
1578                          * in the larger value.
1579                          * Ex. 0xffff (imm=48) + 1 (imm=63) = 0x10000 (imm=47)
1580                          *     0xffff (imm=48) + 0xffff = 0x1fffe (imm=47)
1581                          */
1582                         dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, src_reg->imm);
1583                         dst_reg->imm--;
1584                         return 0;
1585                 }
1586                 if (src_reg->type == CONST_IMM && src_reg->imm > 0 &&
1587                     dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1588                         /* dreg += sreg
1589                          * where dreg has zero upper bits and sreg is const.
1590                          * Adding them can only result making one more bit
1591                          * non-zero in the larger value.
1592                          */
1593                         imm_log2 = __ilog2_u64((long long)src_reg->imm);
1594                         dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, 63 - imm_log2);
1595                         dst_reg->imm--;
1596                         return 0;
1597                 }
1598                 /* all other cases non supported yet, just mark dst_reg */
1599                 dst_reg->imm = 0;
1600                 return 0;
1601         }
1602
1603         /* sign extend 32-bit imm into 64-bit to make sure that
1604          * negative values occupy bit 63. Note ilog2() would have
1605          * been incorrect, since sizeof(insn->imm) == 4
1606          */
1607         imm_log2 = __ilog2_u64((long long)insn->imm);
1608
1609         if (dst_reg->imm && opcode == BPF_LSH) {
1610                 /* reg <<= imm
1611                  * if reg was a result of 2 byte load, then its imm == 48
1612                  * which means that upper 48 bits are zero and shifting this reg
1613                  * left by 4 would mean that upper 44 bits are still zero
1614                  */
1615                 dst_reg->imm -= insn->imm;
1616         } else if (dst_reg->imm && opcode == BPF_MUL) {
1617                 /* reg *= imm
1618                  * if multiplying by 14 subtract 4
1619                  * This is conservative calculation of upper zero bits.
1620                  * It's not trying to special case insn->imm == 1 or 0 cases
1621                  */
1622                 dst_reg->imm -= imm_log2 + 1;
1623         } else if (opcode == BPF_AND) {
1624                 /* reg &= imm */
1625                 dst_reg->imm = 63 - imm_log2;
1626         } else if (dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1627                 /* reg += imm */
1628                 dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, 63 - imm_log2);
1629                 dst_reg->imm--;
1630         } else if (opcode == BPF_RSH) {
1631                 /* reg >>= imm
1632                  * which means that after right shift, upper bits will be zero
1633                  * note that verifier already checked that
1634                  * 0 <= imm < 64 for shift insn
1635                  */
1636                 dst_reg->imm += insn->imm;
1637                 if (unlikely(dst_reg->imm > 64))
1638                         /* some dumb code did:
1639                          * r2 = *(u32 *)mem;
1640                          * r2 >>= 32;
1641                          * and all bits are zero now */
1642                         dst_reg->imm = 64;
1643         } else {
1644                 /* all other alu ops, means that we don't know what will
1645                  * happen to the value, mark it with unknown number of zero bits
1646                  */
1647                 dst_reg->imm = 0;
1648         }
1649
1650         if (dst_reg->imm < 0) {
1651                 /* all 64 bits of the register can contain non-zero bits
1652                  * and such value cannot be added to ptr_to_packet, since it
1653                  * may overflow, mark it as unknown to avoid further eval
1654                  */
1655                 dst_reg->imm = 0;
1656         }
1657         return 0;
1658 }
1659
1660 static int evaluate_reg_imm_alu_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1661                                         struct bpf_insn *insn)
1662 {
1663         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1664         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1665         struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1666         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1667         s64 imm_log2 = __ilog2_u64((long long)dst_reg->imm);
1668
1669         /* BPF_X code with src_reg->type UNKNOWN_VALUE here. */
1670         if (src_reg->imm > 0 && dst_reg->imm) {
1671                 switch (opcode) {
1672                 case BPF_ADD:
1673                         /* dreg += sreg
1674                          * where both have zero upper bits. Adding them
1675                          * can only result making one more bit non-zero
1676                          * in the larger value.
1677                          * Ex. 0xffff (imm=48) + 1 (imm=63) = 0x10000 (imm=47)
1678                          *     0xffff (imm=48) + 0xffff = 0x1fffe (imm=47)
1679                          */
1680                         dst_reg->imm = min(src_reg->imm, 63 - imm_log2);
1681                         dst_reg->imm--;
1682                         break;
1683                 case BPF_AND:
1684                         /* dreg &= sreg
1685                          * AND can not extend zero bits only shrink
1686                          * Ex.  0x00..00ffffff
1687                          *    & 0x0f..ffffffff
1688                          *     ----------------
1689                          *      0x00..00ffffff
1690                          */
1691                         dst_reg->imm = max(src_reg->imm, 63 - imm_log2);
1692                         break;
1693                 case BPF_OR:
1694                         /* dreg |= sreg
1695                          * OR can only extend zero bits
1696                          * Ex.  0x00..00ffffff
1697                          *    | 0x0f..ffffffff
1698                          *     ----------------
1699                          *      0x0f..00ffffff
1700                          */
1701                         dst_reg->imm = min(src_reg->imm, 63 - imm_log2);
1702                         break;
1703                 case BPF_SUB:
1704                 case BPF_MUL:
1705                 case BPF_RSH:
1706                 case BPF_LSH:
1707                         /* These may be flushed out later */
1708                 default:
1709                         mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1710                 }
1711         } else {
1712                 mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1713         }
1714
1715         dst_reg->type = UNKNOWN_VALUE;
1716         return 0;
1717 }
1718
1719 static int evaluate_reg_imm_alu(struct bpf_verifier_env *env,
1720                                 struct bpf_insn *insn)
1721 {
1722         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1723         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1724         struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1725         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1726         u64 dst_imm = dst_reg->imm;
1727
1728         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && src_reg->type == UNKNOWN_VALUE)
1729                 return evaluate_reg_imm_alu_unknown(env, insn);
1730
1731         /* dst_reg->type == CONST_IMM here. Simulate execution of insns
1732          * containing ALU ops. Don't care about overflow or negative
1733          * values, just add/sub/... them; registers are in u64.
1734          */
1735         if (opcode == BPF_ADD && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1736                 dst_imm += insn->imm;
1737         } else if (opcode == BPF_ADD && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1738                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1739                 dst_imm += src_reg->imm;
1740         } else if (opcode == BPF_SUB && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1741                 dst_imm -= insn->imm;
1742         } else if (opcode == BPF_SUB && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1743                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1744                 dst_imm -= src_reg->imm;
1745         } else if (opcode == BPF_MUL && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1746                 dst_imm *= insn->imm;
1747         } else if (opcode == BPF_MUL && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1748                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1749                 dst_imm *= src_reg->imm;
1750         } else if (opcode == BPF_OR && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1751                 dst_imm |= insn->imm;
1752         } else if (opcode == BPF_OR && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1753                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1754                 dst_imm |= src_reg->imm;
1755         } else if (opcode == BPF_AND && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1756                 dst_imm &= insn->imm;
1757         } else if (opcode == BPF_AND && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1758                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1759                 dst_imm &= src_reg->imm;
1760         } else if (opcode == BPF_RSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1761                 dst_imm >>= insn->imm;
1762         } else if (opcode == BPF_RSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1763                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1764                 dst_imm >>= src_reg->imm;
1765         } else if (opcode == BPF_LSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1766                 dst_imm <<= insn->imm;
1767         } else if (opcode == BPF_LSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1768                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1769                 dst_imm <<= src_reg->imm;
1770         } else {
1771                 mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1772                 goto out;
1773         }
1774
1775         dst_reg->imm = dst_imm;
1776 out:
1777         return 0;
1778 }
1779
1780 static void check_reg_overflow(struct bpf_reg_state *reg)
1781 {
1782         if (reg->max_value > BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1783                 reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1784         if (reg->min_value < BPF_REGISTER_MIN_RANGE ||
1785             reg->min_value > BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1786                 reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1787 }
1788
1789 static u32 calc_align(u32 imm)
1790 {
1791         if (!imm)
1792                 return 1U << 31;
1793         return imm - ((imm - 1) & imm);
1794 }
1795
1796 static void adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1797                                     struct bpf_insn *insn)
1798 {
1799         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg;
1800         s64 min_val = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1801         u64 max_val = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1802         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1803         u32 dst_align, src_align;
1804
1805         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1806         src_align = 0;
1807         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1808                 check_reg_overflow(&regs[insn->src_reg]);
1809                 min_val = regs[insn->src_reg].min_value;
1810                 max_val = regs[insn->src_reg].max_value;
1811
1812                 /* If the source register is a random pointer then the
1813                  * min_value/max_value values represent the range of the known
1814                  * accesses into that value, not the actual min/max value of the
1815                  * register itself.  In this case we have to reset the reg range
1816                  * values so we know it is not safe to look at.
1817                  */
1818                 if (regs[insn->src_reg].type != CONST_IMM &&
1819                     regs[insn->src_reg].type != UNKNOWN_VALUE) {
1820                         min_val = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1821                         max_val = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1822                         src_align = 0;
1823                 } else {
1824                         src_align = regs[insn->src_reg].min_align;
1825                 }
1826         } else if (insn->imm < BPF_REGISTER_MAX_RANGE &&
1827                    (s64)insn->imm > BPF_REGISTER_MIN_RANGE) {
1828                 min_val = max_val = insn->imm;
1829                 src_align = calc_align(insn->imm);
1830         }
1831
1832         dst_align = dst_reg->min_align;
1833
1834         /* We don't know anything about what was done to this register, mark it
1835          * as unknown.
1836          */
1837         if (min_val == BPF_REGISTER_MIN_RANGE &&
1838             max_val == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) {
1839                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1840                 return;
1841         }
1842
1843         /* If one of our values was at the end of our ranges then we can't just
1844          * do our normal operations to the register, we need to set the values
1845          * to the min/max since they are undefined.
1846          */
1847         if (min_val == BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1848                 dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1849         if (max_val == BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1850                 dst_reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1851
1852         switch (opcode) {
1853         case BPF_ADD:
1854                 if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1855                         dst_reg->min_value += min_val;
1856                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1857                         dst_reg->max_value += max_val;
1858                 dst_reg->min_align = min(src_align, dst_align);
1859                 break;
1860         case BPF_SUB:
1861                 if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1862                         dst_reg->min_value -= min_val;
1863                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1864                         dst_reg->max_value -= max_val;
1865                 dst_reg->min_align = min(src_align, dst_align);
1866                 break;
1867         case BPF_MUL:
1868                 if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1869                         dst_reg->min_value *= min_val;
1870                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1871                         dst_reg->max_value *= max_val;
1872                 dst_reg->min_align = max(src_align, dst_align);
1873                 break;
1874         case BPF_AND:
1875                 /* Disallow AND'ing of negative numbers, ain't nobody got time
1876                  * for that.  Otherwise the minimum is 0 and the max is the max
1877                  * value we could AND against.
1878                  */
1879                 if (min_val < 0)
1880                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1881                 else
1882                         dst_reg->min_value = 0;
1883                 dst_reg->max_value = max_val;
1884                 dst_reg->min_align = max(src_align, dst_align);
1885                 break;
1886         case BPF_LSH:
1887                 /* Gotta have special overflow logic here, if we're shifting
1888                  * more than MAX_RANGE then just assume we have an invalid
1889                  * range.
1890                  */
1891                 if (min_val > ilog2(BPF_REGISTER_MAX_RANGE)) {
1892                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1893                         dst_reg->min_align = 1;
1894                 } else {
1895                         if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1896                                 dst_reg->min_value <<= min_val;
1897                         if (!dst_reg->min_align)
1898                                 dst_reg->min_align = 1;
1899                         dst_reg->min_align <<= min_val;
1900                 }
1901                 if (max_val > ilog2(BPF_REGISTER_MAX_RANGE))
1902                         dst_reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1903                 else if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1904                         dst_reg->max_value <<= max_val;
1905                 break;
1906         case BPF_RSH:
1907                 /* RSH by a negative number is undefined, and the BPF_RSH is an
1908                  * unsigned shift, so make the appropriate casts.
1909                  */
1910                 if (min_val < 0 || dst_reg->min_value < 0) {
1911                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1912                 } else {
1913                         dst_reg->min_value =
1914                                 (u64)(dst_reg->min_value) >> min_val;
1915                 }
1916                 if (min_val < 0) {
1917                         dst_reg->min_align = 1;
1918                 } else {
1919                         dst_reg->min_align >>= (u64) min_val;
1920                         if (!dst_reg->min_align)
1921                                 dst_reg->min_align = 1;
1922                 }
1923                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1924                         dst_reg->max_value >>= max_val;
1925                 break;
1926         default:
1927                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1928                 break;
1929         }
1930
1931         check_reg_overflow(dst_reg);
1932 }
1933
1934 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
1935 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1936 {
1937         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg;
1938         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1939         int err;
1940
1941         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
1942                 if (opcode == BPF_NEG) {
1943                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
1944                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
1945                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
1946                                 verbose("BPF_NEG uses reserved fields\n");
1947                                 return -EINVAL;
1948                         }
1949                 } else {
1950                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
1951                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64)) {
1952                                 verbose("BPF_END uses reserved fields\n");
1953                                 return -EINVAL;
1954                         }
1955                 }
1956
1957                 /* check src operand */
1958                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1959                 if (err)
1960                         return err;
1961
1962                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
1963                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
1964                                 insn->dst_reg);
1965                         return -EACCES;
1966                 }
1967
1968                 /* check dest operand */
1969                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
1970                 if (err)
1971                         return err;
1972
1973         } else if (opcode == BPF_MOV) {
1974
1975                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1976                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
1977                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
1978                                 return -EINVAL;
1979                         }
1980
1981                         /* check src operand */
1982                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1983                         if (err)
1984                                 return err;
1985                 } else {
1986                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
1987                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
1988                                 return -EINVAL;
1989                         }
1990                 }
1991
1992                 /* check dest operand */
1993                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
1994                 if (err)
1995                         return err;
1996
1997                 /* we are setting our register to something new, we need to
1998                  * reset its range values.
1999                  */
2000                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
2001
2002                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2003                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2004                                 /* case: R1 = R2
2005                                  * copy register state to dest reg
2006                                  */
2007                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
2008                         } else {
2009                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2010                                         verbose("R%d partial copy of pointer\n",
2011                                                 insn->src_reg);
2012                                         return -EACCES;
2013                                 }
2014                                 mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
2015                         }
2016                 } else {
2017                         /* case: R = imm
2018                          * remember the value we stored into this reg
2019                          */
2020                         regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
2021                         regs[insn->dst_reg].imm = insn->imm;
2022                         regs[insn->dst_reg].id = 0;
2023                         regs[insn->dst_reg].max_value = insn->imm;
2024                         regs[insn->dst_reg].min_value = insn->imm;
2025                         regs[insn->dst_reg].min_align = calc_align(insn->imm);
2026                 }
2027
2028         } else if (opcode > BPF_END) {
2029                 verbose("invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
2030                 return -EINVAL;
2031
2032         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
2033
2034                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2035                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2036                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
2037                                 return -EINVAL;
2038                         }
2039                         /* check src1 operand */
2040                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2041                         if (err)
2042                                 return err;
2043                 } else {
2044                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2045                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
2046                                 return -EINVAL;
2047                         }
2048                 }
2049
2050                 /* check src2 operand */
2051                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
2052                 if (err)
2053                         return err;
2054
2055                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
2056                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
2057                         verbose("div by zero\n");
2058                         return -EINVAL;
2059                 }
2060
2061                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
2062                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
2063                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
2064
2065                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
2066                                 verbose("invalid shift %d\n", insn->imm);
2067                                 return -EINVAL;
2068                         }
2069                 }
2070
2071                 /* check dest operand */
2072                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
2073                 if (err)
2074                         return err;
2075
2076                 dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2077
2078                 /* first we want to adjust our ranges. */
2079                 adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
2080
2081                 /* pattern match 'bpf_add Rx, imm' instruction */
2082                 if (opcode == BPF_ADD && BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
2083                     dst_reg->type == FRAME_PTR && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
2084                         dst_reg->type = PTR_TO_STACK;
2085                         dst_reg->imm = insn->imm;
2086                         return 0;
2087                 } else if (opcode == BPF_ADD &&
2088                            BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
2089                            dst_reg->type == PTR_TO_STACK &&
2090                            ((BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
2091                              regs[insn->src_reg].type == CONST_IMM) ||
2092                             BPF_SRC(insn->code) == BPF_K)) {
2093                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X)
2094                                 dst_reg->imm += regs[insn->src_reg].imm;
2095                         else
2096                                 dst_reg->imm += insn->imm;
2097                         return 0;
2098                 } else if (opcode == BPF_ADD &&
2099                            BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
2100                            (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET ||
2101                             (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
2102                              regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET))) {
2103                         /* ptr_to_packet += K|X */
2104                         return check_packet_ptr_add(env, insn);
2105                 } else if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
2106                            dst_reg->type == UNKNOWN_VALUE &&
2107                            env->allow_ptr_leaks) {
2108                         /* unknown += K|X */
2109                         return evaluate_reg_alu(env, insn);
2110                 } else if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
2111                            dst_reg->type == CONST_IMM &&
2112                            env->allow_ptr_leaks) {
2113                         /* reg_imm += K|X */
2114                         return evaluate_reg_imm_alu(env, insn);
2115                 } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2116                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
2117                                 insn->dst_reg);
2118                         return -EACCES;
2119                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
2120                            is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2121                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
2122                                 insn->src_reg);
2123                         return -EACCES;
2124                 }
2125
2126                 /* If we did pointer math on a map value then just set it to our
2127                  * PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ type so we can deal with any stores or
2128                  * loads to this register appropriately, otherwise just mark the
2129                  * register as unknown.
2130                  */
2131                 if (env->allow_ptr_leaks &&
2132                     BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 && opcode == BPF_ADD &&
2133                     (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
2134                      dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ))
2135                         dst_reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ;
2136                 else
2137                         mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
2138         }
2139
2140         return 0;
2141 }
2142
2143 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *state,
2144                                    struct bpf_reg_state *dst_reg)
2145 {
2146         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2147         int i;
2148
2149         /* LLVM can generate two kind of checks:
2150          *
2151          * Type 1:
2152          *
2153          *   r2 = r3;
2154          *   r2 += 8;
2155          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
2156          *   <access okay>
2157          *
2158          *   Where:
2159          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
2160          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2161          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2162          *
2163          * Type 2:
2164          *
2165          *   r2 = r3;
2166          *   r2 += 8;
2167          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
2168          *   <handle exception>
2169          *
2170          *   Where:
2171          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
2172          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2173          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2174          *
2175          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
2176          * so that range of bytes [r3, r3 + 8) is safe to access.
2177          */
2178
2179         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2180                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET && regs[i].id == dst_reg->id)
2181                         /* keep the maximum range already checked */
2182                         regs[i].range = max(regs[i].range, dst_reg->off);
2183
2184         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
2185                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2186                         continue;
2187                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
2188                 if (reg->type == PTR_TO_PACKET && reg->id == dst_reg->id)
2189                         reg->range = max(reg->range, dst_reg->off);
2190         }
2191 }
2192
2193 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
2194  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
2195  * simply doing a BPF_K check.
2196  */
2197 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
2198                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2199                             u8 opcode)
2200 {
2201         switch (opcode) {
2202         case BPF_JEQ:
2203                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2204                  * true then we know for sure.
2205                  */
2206                 true_reg->max_value = true_reg->min_value = val;
2207                 break;
2208         case BPF_JNE:
2209                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2210                  * we know the value for sure;
2211                  */
2212                 false_reg->max_value = false_reg->min_value = val;
2213                 break;
2214         case BPF_JGT:
2215                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2216                 false_reg->min_value = 0;
2217                 /* fallthrough */
2218         case BPF_JSGT:
2219                 /* If this is false then we know the maximum val is val,
2220                  * otherwise we know the min val is val+1.
2221                  */
2222                 false_reg->max_value = val;
2223                 true_reg->min_value = val + 1;
2224                 break;
2225         case BPF_JGE:
2226                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2227                 false_reg->min_value = 0;
2228                 /* fallthrough */
2229         case BPF_JSGE:
2230                 /* If this is false then we know the maximum value is val - 1,
2231                  * otherwise we know the mimimum value is val.
2232                  */
2233                 false_reg->max_value = val - 1;
2234                 true_reg->min_value = val;
2235                 break;
2236         default:
2237                 break;
2238         }
2239
2240         check_reg_overflow(false_reg);
2241         check_reg_overflow(true_reg);
2242 }
2243
2244 /* Same as above, but for the case that dst_reg is a CONST_IMM reg and src_reg
2245  * is the variable reg.
2246  */
2247 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
2248                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2249                                 u8 opcode)
2250 {
2251         switch (opcode) {
2252         case BPF_JEQ:
2253                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2254                  * true then we know for sure.
2255                  */
2256                 true_reg->max_value = true_reg->min_value = val;
2257                 break;
2258         case BPF_JNE:
2259                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2260                  * we know the value for sure;
2261                  */
2262                 false_reg->max_value = false_reg->min_value = val;
2263                 break;
2264         case BPF_JGT:
2265                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2266                 true_reg->min_value = 0;
2267                 /* fallthrough */
2268         case BPF_JSGT:
2269                 /*
2270                  * If this is false, then the val is <= the register, if it is
2271                  * true the register <= to the val.
2272                  */
2273                 false_reg->min_value = val;
2274                 true_reg->max_value = val - 1;
2275                 break;
2276         case BPF_JGE:
2277                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2278                 true_reg->min_value = 0;
2279                 /* fallthrough */
2280         case BPF_JSGE:
2281                 /* If this is false then constant < register, if it is true then
2282                  * the register < constant.
2283                  */
2284                 false_reg->min_value = val + 1;
2285                 true_reg->max_value = val;
2286                 break;
2287         default:
2288                 break;
2289         }
2290
2291         check_reg_overflow(false_reg);
2292         check_reg_overflow(true_reg);
2293 }
2294
2295 static void mark_map_reg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno, u32 id,
2296                          enum bpf_reg_type type)
2297 {
2298         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2299
2300         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL && reg->id == id) {
2301                 if (type == UNKNOWN_VALUE) {
2302                         __mark_reg_unknown_value(regs, regno);
2303                 } else if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
2304                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
2305                         reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
2306                 } else {
2307                         reg->type = type;
2308                 }
2309                 /* We don't need id from this point onwards anymore, thus we
2310                  * should better reset it, so that state pruning has chances
2311                  * to take effect.
2312                  */
2313                 reg->id = 0;
2314         }
2315 }
2316
2317 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
2318  * be folded together at some point.
2319  */
2320 static void mark_map_regs(struct bpf_verifier_state *state, u32 regno,
2321                           enum bpf_reg_type type)
2322 {
2323         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2324         u32 id = regs[regno].id;
2325         int i;
2326
2327         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2328                 mark_map_reg(regs, i, id, type);
2329
2330         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
2331                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2332                         continue;
2333                 mark_map_reg(state->spilled_regs, i / BPF_REG_SIZE, id, type);
2334         }
2335 }
2336
2337 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
2338                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
2339 {
2340         struct bpf_verifier_state *other_branch, *this_branch = &env->cur_state;
2341         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->regs, *dst_reg;
2342         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2343         int err;
2344
2345         if (opcode > BPF_EXIT) {
2346                 verbose("invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
2347                 return -EINVAL;
2348         }
2349
2350         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2351                 if (insn->imm != 0) {
2352                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2353                         return -EINVAL;
2354                 }
2355
2356                 /* check src1 operand */
2357                 err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2358                 if (err)
2359                         return err;
2360
2361                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2362                         verbose("R%d pointer comparison prohibited\n",
2363                                 insn->src_reg);
2364                         return -EACCES;
2365                 }
2366         } else {
2367                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2368                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2369                         return -EINVAL;
2370                 }
2371         }
2372
2373         /* check src2 operand */
2374         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
2375         if (err)
2376                 return err;
2377
2378         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2379
2380         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
2381         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2382             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2383             dst_reg->type == CONST_IMM && dst_reg->imm == insn->imm) {
2384                 if (opcode == BPF_JEQ) {
2385                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
2386                          * only follow the goto, ignore fall-through
2387                          */
2388                         *insn_idx += insn->off;
2389                         return 0;
2390                 } else {
2391                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
2392                          * only follow fall-through branch, since
2393                          * that's where the program will go
2394                          */
2395                         return 0;
2396                 }
2397         }
2398
2399         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
2400         if (!other_branch)
2401                 return -EFAULT;
2402
2403         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
2404          * our min/max values for our dst register.
2405          */
2406         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2407                 if (regs[insn->src_reg].type == CONST_IMM)
2408                         reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2409                                         dst_reg, regs[insn->src_reg].imm,
2410                                         opcode);
2411                 else if (dst_reg->type == CONST_IMM)
2412                         reg_set_min_max_inv(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2413                                             &regs[insn->src_reg], dst_reg->imm,
2414                                             opcode);
2415         } else {
2416                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2417                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
2418         }
2419
2420         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
2421         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2422             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2423             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
2424                 /* Mark all identical map registers in each branch as either
2425                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
2426                  */
2427                 mark_map_regs(this_branch, insn->dst_reg,
2428                               opcode == BPF_JEQ ? PTR_TO_MAP_VALUE : UNKNOWN_VALUE);
2429                 mark_map_regs(other_branch, insn->dst_reg,
2430                               opcode == BPF_JEQ ? UNKNOWN_VALUE : PTR_TO_MAP_VALUE);
2431         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGT &&
2432                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2433                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2434                 find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg);
2435         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGE &&
2436                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2437                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2438                 find_good_pkt_pointers(other_branch, &regs[insn->src_reg]);
2439         } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2440                 verbose("R%d pointer comparison prohibited\n", insn->dst_reg);
2441                 return -EACCES;
2442         }
2443         if (log_level)
2444                 print_verifier_state(this_branch);
2445         return 0;
2446 }
2447
2448 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
2449 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
2450 {
2451         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
2452
2453         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
2454 }
2455
2456 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
2457 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2458 {
2459         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2460         int err;
2461
2462         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
2463                 verbose("invalid BPF_LD_IMM insn\n");
2464                 return -EINVAL;
2465         }
2466         if (insn->off != 0) {
2467                 verbose("BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
2468                 return -EINVAL;
2469         }
2470
2471         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
2472         if (err)
2473                 return err;
2474
2475         if (insn->src_reg == 0) {
2476                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
2477
2478                 regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
2479                 regs[insn->dst_reg].imm = imm;
2480                 regs[insn->dst_reg].id = 0;
2481                 return 0;
2482         }
2483
2484         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
2485         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
2486
2487         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
2488         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
2489         return 0;
2490 }
2491
2492 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
2493 {
2494         switch (type) {
2495         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
2496         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2497         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2498                 return true;
2499         default:
2500                 return false;
2501         }
2502 }
2503
2504 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
2505  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
2506  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
2507  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
2508  *
2509  * Implicit input:
2510  *   ctx == skb == R6 == CTX
2511  *
2512  * Explicit input:
2513  *   SRC == any register
2514  *   IMM == 32-bit immediate
2515  *
2516  * Output:
2517  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
2518  */
2519 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2520 {
2521         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2522         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
2523         int i, err;
2524
2525         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
2526                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
2527                 return -EINVAL;
2528         }
2529
2530         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2531             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
2532             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
2533                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
2534                 return -EINVAL;
2535         }
2536
2537         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
2538         err = check_reg_arg(regs, BPF_REG_6, SRC_OP);
2539         if (err)
2540                 return err;
2541
2542         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
2543                 verbose("at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
2544                 return -EINVAL;
2545         }
2546
2547         if (mode == BPF_IND) {
2548                 /* check explicit source operand */
2549                 err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2550                 if (err)
2551                         return err;
2552         }
2553
2554         /* reset caller saved regs to unreadable */
2555         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++)
2556                 mark_reg_not_init(regs, caller_saved[i]);
2557
2558         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
2559          * the value fetched from the packet
2560          */
2561         regs[BPF_REG_0].type = UNKNOWN_VALUE;
2562         return 0;
2563 }
2564
2565 /* non-recursive DFS pseudo code
2566  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
2567  * 2      label v as discovered
2568  * 3      let S be a stack
2569  * 4      S.push(v)
2570  * 5      while S is not empty
2571  * 6            t <- S.pop()
2572  * 7            if t is what we're looking for:
2573  * 8                return t
2574  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
2575  * 10               if edge e is already labelled
2576  * 11                   continue with the next edge
2577  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
2578  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
2579  * 14                   label e as tree-edge
2580  * 15                   label w as discovered
2581  * 16                   S.push(w)
2582  * 17                   continue at 5
2583  * 18               else if vertex w is discovered
2584  * 19                   label e as back-edge
2585  * 20               else
2586  * 21                   // vertex w is explored
2587  * 22                   label e as forward- or cross-edge
2588  * 23           label t as explored
2589  * 24           S.pop()
2590  *
2591  * convention:
2592  * 0x10 - discovered
2593  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
2594  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
2595  * 0x20 - explored
2596  */
2597
2598 enum {
2599         DISCOVERED = 0x10,
2600         EXPLORED = 0x20,
2601         FALLTHROUGH = 1,
2602         BRANCH = 2,
2603 };
2604
2605 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
2606
2607 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
2608 static int cur_stack;   /* current stack index */
2609 static int *insn_state;
2610
2611 /* t, w, e - match pseudo-code above:
2612  * t - index of current instruction
2613  * w - next instruction
2614  * e - edge
2615  */
2616 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
2617 {
2618         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
2619                 return 0;
2620
2621         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
2622                 return 0;
2623
2624         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
2625                 verbose("jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
2626                 return -EINVAL;
2627         }
2628
2629         if (e == BRANCH)
2630                 /* mark branch target for state pruning */
2631                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
2632
2633         if (insn_state[w] == 0) {
2634                 /* tree-edge */
2635                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
2636                 insn_state[w] = DISCOVERED;
2637                 if (cur_stack >= env->prog->len)
2638                         return -E2BIG;
2639                 insn_stack[cur_stack++] = w;
2640                 return 1;
2641         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
2642                 verbose("back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
2643                 return -EINVAL;
2644         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
2645                 /* forward- or cross-edge */
2646                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
2647         } else {
2648                 verbose("insn state internal bug\n");
2649                 return -EFAULT;
2650         }
2651         return 0;
2652 }
2653
2654 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
2655  * loop == back-edge in directed graph
2656  */
2657 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
2658 {
2659         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
2660         int insn_cnt = env->prog->len;
2661         int ret = 0;
2662         int i, t;
2663
2664         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
2665         if (!insn_state)
2666                 return -ENOMEM;
2667
2668         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
2669         if (!insn_stack) {
2670                 kfree(insn_state);
2671                 return -ENOMEM;
2672         }
2673
2674         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
2675         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
2676         cur_stack = 1;
2677
2678 peek_stack:
2679         if (cur_stack == 0)
2680                 goto check_state;
2681         t = insn_stack[cur_stack - 1];
2682
2683         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
2684                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
2685
2686                 if (opcode == BPF_EXIT) {
2687                         goto mark_explored;
2688                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
2689                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2690                         if (ret == 1)
2691                                 goto peek_stack;
2692                         else if (ret < 0)
2693                                 goto err_free;
2694                         if (t + 1 < insn_cnt)
2695                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
2696                 } else if (opcode == BPF_JA) {
2697                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
2698                                 ret = -EINVAL;
2699                                 goto err_free;
2700                         }
2701                         /* unconditional jump with single edge */
2702                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
2703                                         FALLTHROUGH, env);
2704                         if (ret == 1)
2705                                 goto peek_stack;
2706                         else if (ret < 0)
2707                                 goto err_free;
2708                         /* tell verifier to check for equivalent states
2709                          * after every call and jump
2710                          */
2711                         if (t + 1 < insn_cnt)
2712                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
2713                 } else {
2714                         /* conditional jump with two edges */
2715                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
2716                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2717                         if (ret == 1)
2718                                 goto peek_stack;
2719                         else if (ret < 0)
2720                                 goto err_free;
2721
2722                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
2723                         if (ret == 1)
2724                                 goto peek_stack;
2725                         else if (ret < 0)
2726                                 goto err_free;
2727                 }
2728         } else {
2729                 /* all other non-branch instructions with single
2730                  * fall-through edge
2731                  */
2732                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2733                 if (ret == 1)
2734                         goto peek_stack;
2735                 else if (ret < 0)
2736                         goto err_free;
2737         }
2738
2739 mark_explored:
2740         insn_state[t] = EXPLORED;
2741         if (cur_stack-- <= 0) {
2742                 verbose("pop stack internal bug\n");
2743                 ret = -EFAULT;
2744                 goto err_free;
2745         }
2746         goto peek_stack;
2747
2748 check_state:
2749         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
2750                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
2751                         verbose("unreachable insn %d\n", i);
2752                         ret = -EINVAL;
2753                         goto err_free;
2754                 }
2755         }
2756         ret = 0; /* cfg looks good */
2757
2758 err_free:
2759         kfree(insn_state);
2760         kfree(insn_stack);
2761         return ret;
2762 }
2763
2764 /* the following conditions reduce the number of explored insns
2765  * from ~140k to ~80k for ultra large programs that use a lot of ptr_to_packet
2766  */
2767 static bool compare_ptrs_to_packet(struct bpf_verifier_env *env,
2768                                    struct bpf_reg_state *old,
2769                                    struct bpf_reg_state *cur)
2770 {
2771         if (old->id != cur->id)
2772                 return false;
2773
2774         /* old ptr_to_packet is more conservative, since it allows smaller
2775          * range. Ex:
2776          * old(off=0,r=10) is equal to cur(off=0,r=20), because
2777          * old(off=0,r=10) means that with range=10 the verifier proceeded
2778          * further and found no issues with the program. Now we're in the same
2779          * spot with cur(off=0,r=20), so we're safe too, since anything further
2780          * will only be looking at most 10 bytes after this pointer.
2781          */
2782         if (old->off == cur->off && old->range < cur->range)
2783                 return true;
2784
2785         /* old(off=20,r=10) is equal to cur(off=22,re=22 or 5 or 0)
2786          * since both cannot be used for packet access and safe(old)
2787          * pointer has smaller off that could be used for further
2788          * 'if (ptr > data_end)' check
2789          * Ex:
2790          * old(off=20,r=10) and cur(off=22,r=22) and cur(off=22,r=0) mean
2791          * that we cannot access the packet.
2792          * The safe range is:
2793          * [ptr, ptr + range - off)
2794          * so whenever off >=range, it means no safe bytes from this pointer.
2795          * When comparing old->off <= cur->off, it means that older code
2796          * went with smaller offset and that offset was later
2797          * used to figure out the safe range after 'if (ptr > data_end)' check
2798          * Say, 'old' state was explored like:
2799          * ... R3(off=0, r=0)
2800          * R4 = R3 + 20
2801          * ... now R4(off=20,r=0)  <-- here
2802          * if (R4 > data_end)
2803          * ... R4(off=20,r=20), R3(off=0,r=20) and R3 can be used to access.
2804          * ... the code further went all the way to bpf_exit.
2805          * Now the 'cur' state at the mark 'here' has R4(off=30,r=0).
2806          * old_R4(off=20,r=0) equal to cur_R4(off=30,r=0), since if the verifier
2807          * goes further, such cur_R4 will give larger safe packet range after
2808          * 'if (R4 > data_end)' and all further insn were already good with r=20,
2809          * so they will be good with r=30 and we can prune the search.
2810          */
2811         if (!env->strict_alignment && old->off <= cur->off &&
2812             old->off >= old->range && cur->off >= cur->range)
2813                 return true;
2814
2815         return false;
2816 }
2817
2818 /* compare two verifier states
2819  *
2820  * all states stored in state_list are known to be valid, since
2821  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
2822  *
2823  * this function is called when verifier exploring different branches of
2824  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
2825  * more strict register state and more strict stack state then this execution
2826  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
2827  * concluded that more strict state leads to valid finish.
2828  *
2829  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
2830  * and explored stack state is more conservative than the current one.
2831  * Example:
2832  *       explored                   current
2833  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
2834  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
2835  *
2836  * In other words if current stack state (one being explored) has more
2837  * valid slots than old one that already passed validation, it means
2838  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
2839  *
2840  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
2841  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
2842  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
2843  */
2844 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
2845                          struct bpf_verifier_state *old,
2846                          struct bpf_verifier_state *cur)
2847 {
2848         bool varlen_map_access = env->varlen_map_value_access;
2849         struct bpf_reg_state *rold, *rcur;
2850         int i;
2851
2852         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
2853                 rold = &old->regs[i];
2854                 rcur = &cur->regs[i];
2855
2856                 if (memcmp(rold, rcur, sizeof(*rold)) == 0)
2857                         continue;
2858
2859                 /* If the ranges were not the same, but everything else was and
2860                  * we didn't do a variable access into a map then we are a-ok.
2861                  */
2862                 if (!varlen_map_access &&
2863                     memcmp(rold, rcur, offsetofend(struct bpf_reg_state, id)) == 0)
2864                         continue;
2865
2866                 /* If we didn't map access then again we don't care about the
2867                  * mismatched range values and it's ok if our old type was
2868                  * UNKNOWN and we didn't go to a NOT_INIT'ed reg.
2869                  */
2870                 if (rold->type == NOT_INIT ||
2871                     (!varlen_map_access && rold->type == UNKNOWN_VALUE &&
2872                      rcur->type != NOT_INIT))
2873                         continue;
2874
2875                 /* Don't care about the reg->id in this case. */
2876                 if (rold->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
2877                     rcur->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
2878                     rold->map_ptr == rcur->map_ptr)
2879                         continue;
2880
2881                 if (rold->type == PTR_TO_PACKET && rcur->type == PTR_TO_PACKET &&
2882                     compare_ptrs_to_packet(env, rold, rcur))
2883                         continue;
2884
2885                 return false;
2886         }
2887
2888         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i++) {
2889                 if (old->stack_slot_type[i] == STACK_INVALID)
2890                         continue;
2891                 if (old->stack_slot_type[i] != cur->stack_slot_type[i])
2892                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
2893                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
2894                          * this verifier states are not equivalent,
2895                          * return false to continue verification of this path
2896                          */
2897                         return false;
2898                 if (i % BPF_REG_SIZE)
2899                         continue;
2900                 if (old->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2901                         continue;
2902                 if (memcmp(&old->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
2903                            &cur->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
2904                            sizeof(old->spilled_regs[0])))
2905                         /* when explored and current stack slot types are
2906                          * the same, check that stored pointers types
2907                          * are the same as well.
2908                          * Ex: explored safe path could have stored
2909                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .imm = -8}
2910                          * but current path has stored:
2911                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .imm = -16}
2912                          * such verifier states are not equivalent.
2913                          * return false to continue verification of this path
2914                          */
2915                         return false;
2916                 else
2917                         continue;
2918         }
2919         return true;
2920 }
2921
2922 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
2923 {
2924         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
2925         struct bpf_verifier_state_list *sl;
2926
2927         sl = env->explored_states[insn_idx];
2928         if (!sl)
2929                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
2930                  * be doing state search here
2931                  */
2932                 return 0;
2933
2934         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
2935                 if (states_equal(env, &sl->state, &env->cur_state))
2936                         /* reached equivalent register/stack state,
2937                          * prune the search
2938                          */
2939                         return 1;
2940                 sl = sl->next;
2941         }
2942
2943         /* there were no equivalent states, remember current one.
2944          * technically the current state is not proven to be safe yet,
2945          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
2946          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
2947          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
2948          */
2949         new_sl = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_USER);
2950         if (!new_sl)
2951                 return -ENOMEM;
2952
2953         /* add new state to the head of linked list */
2954         memcpy(&new_sl->state, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
2955         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
2956         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
2957         return 0;
2958 }
2959
2960 static int ext_analyzer_insn_hook(struct bpf_verifier_env *env,
2961                                   int insn_idx, int prev_insn_idx)
2962 {
2963         if (!env->analyzer_ops || !env->analyzer_ops->insn_hook)
2964                 return 0;
2965
2966         return env->analyzer_ops->insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
2967 }
2968
2969 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
2970 {
2971         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
2972         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
2973         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2974         int insn_cnt = env->prog->len;
2975         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
2976         int insn_processed = 0;
2977         bool do_print_state = false;
2978
2979         init_reg_state(regs);
2980         insn_idx = 0;
2981         env->varlen_map_value_access = false;
2982         for (;;) {
2983                 struct bpf_insn *insn;
2984                 u8 class;
2985                 int err;
2986
2987                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
2988                         verbose("invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
2989                                 insn_idx, insn_cnt);
2990                         return -EFAULT;
2991                 }
2992
2993                 insn = &insns[insn_idx];
2994                 class = BPF_CLASS(insn->code);
2995
2996                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
2997                         verbose("BPF program is too large. Processed %d insn\n",
2998                                 insn_processed);
2999                         return -E2BIG;
3000                 }
3001
3002                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
3003                 if (err < 0)
3004                         return err;
3005                 if (err == 1) {
3006                         /* found equivalent state, can prune the search */
3007                         if (log_level) {
3008                                 if (do_print_state)
3009                                         verbose("\nfrom %d to %d: safe\n",
3010                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
3011                                 else
3012                                         verbose("%d: safe\n", insn_idx);
3013                         }
3014                         goto process_bpf_exit;
3015                 }
3016
3017                 if (need_resched())
3018                         cond_resched();
3019
3020                 if (log_level > 1 || (log_level && do_print_state)) {
3021                         if (log_level > 1)
3022                                 verbose("%d:", insn_idx);
3023                         else
3024                                 verbose("\nfrom %d to %d:",
3025                                         prev_insn_idx, insn_idx);
3026                         print_verifier_state(&env->cur_state);
3027                         do_print_state = false;
3028                 }
3029
3030                 if (log_level) {
3031                         verbose("%d: ", insn_idx);
3032                         print_bpf_insn(env, insn);
3033                 }
3034
3035                 err = ext_analyzer_insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3036                 if (err)
3037                         return err;
3038
3039                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
3040                         err = check_alu_op(env, insn);
3041                         if (err)
3042                                 return err;
3043
3044                 } else if (class == BPF_LDX) {
3045                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
3046
3047                         /* check for reserved fields is already done */
3048
3049                         /* check src operand */
3050                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
3051                         if (err)
3052                                 return err;
3053
3054                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3055                         if (err)
3056                                 return err;
3057
3058                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
3059
3060                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
3061                          * the state of dst_reg will be updated by this func
3062                          */
3063                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->src_reg, insn->off,
3064                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
3065                                                insn->dst_reg);
3066                         if (err)
3067                                 return err;
3068
3069                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3070
3071                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
3072                                 /* saw a valid insn
3073                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
3074                                  * save type to validate intersecting paths
3075                                  */
3076                                 *prev_src_type = src_reg_type;
3077
3078                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
3079                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3080                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
3081                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
3082                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
3083                                  * with different pointer types:
3084                                  * src_reg == ctx in one branch and
3085                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
3086                                  * Reject it.
3087                                  */
3088                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
3089                                 return -EINVAL;
3090                         }
3091
3092                 } else if (class == BPF_STX) {
3093                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
3094
3095                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
3096                                 err = check_xadd(env, insn_idx, insn);
3097                                 if (err)
3098                                         return err;
3099                                 insn_idx++;
3100                                 continue;
3101                         }
3102
3103                         /* check src1 operand */
3104                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
3105                         if (err)
3106                                 return err;
3107                         /* check src2 operand */
3108                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
3109                         if (err)
3110                                 return err;
3111
3112                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
3113
3114                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3115                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3116                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3117                                                insn->src_reg);
3118                         if (err)
3119                                 return err;
3120
3121                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3122
3123                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
3124                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
3125                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
3126                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3127                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
3128                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
3129                                 return -EINVAL;
3130                         }
3131
3132                 } else if (class == BPF_ST) {
3133                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
3134                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
3135                                 verbose("BPF_ST uses reserved fields\n");
3136                                 return -EINVAL;
3137                         }
3138                         /* check src operand */
3139                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
3140                         if (err)
3141                                 return err;
3142
3143                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3144                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3145                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3146                                                -1);
3147                         if (err)
3148                                 return err;
3149
3150                 } else if (class == BPF_JMP) {
3151                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3152
3153                         if (opcode == BPF_CALL) {
3154                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3155                                     insn->off != 0 ||
3156                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3157                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3158                                         verbose("BPF_CALL uses reserved fields\n");
3159                                         return -EINVAL;
3160                                 }
3161
3162                                 err = check_call(env, insn->imm, insn_idx);
3163                                 if (err)
3164                                         return err;
3165
3166                         } else if (opcode == BPF_JA) {
3167                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3168                                     insn->imm != 0 ||
3169                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3170                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3171                                         verbose("BPF_JA uses reserved fields\n");
3172                                         return -EINVAL;
3173                                 }
3174
3175                                 insn_idx += insn->off + 1;
3176                                 continue;
3177
3178                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
3179                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3180                                     insn->imm != 0 ||
3181                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3182                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3183                                         verbose("BPF_EXIT uses reserved fields\n");
3184                                         return -EINVAL;
3185                                 }
3186
3187                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
3188                                  * to return the value from eBPF program.
3189                                  * Make sure that it's readable at this time
3190                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
3191                                  * something into it earlier
3192                                  */
3193                                 err = check_reg_arg(regs, BPF_REG_0, SRC_OP);
3194                                 if (err)
3195                                         return err;
3196
3197                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
3198                                         verbose("R0 leaks addr as return value\n");
3199                                         return -EACCES;
3200                                 }
3201
3202 process_bpf_exit:
3203                                 insn_idx = pop_stack(env, &prev_insn_idx);
3204                                 if (insn_idx < 0) {
3205                                         break;
3206                                 } else {
3207                                         do_print_state = true;
3208                                         continue;
3209                                 }
3210                         } else {
3211                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
3212                                 if (err)
3213                                         return err;
3214                         }
3215                 } else if (class == BPF_LD) {
3216                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3217
3218                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
3219                                 err = check_ld_abs(env, insn);
3220                                 if (err)
3221                                         return err;
3222
3223                         } else if (mode == BPF_IMM) {
3224                                 err = check_ld_imm(env, insn);
3225                                 if (err)
3226                                         return err;
3227
3228                                 insn_idx++;
3229                         } else {
3230                                 verbose("invalid BPF_LD mode\n");
3231                                 return -EINVAL;
3232                         }
3233                         reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
3234                 } else {
3235                         verbose("unknown insn class %d\n", class);
3236                         return -EINVAL;
3237                 }
3238
3239                 insn_idx++;
3240         }
3241
3242         verbose("processed %d insns, stack depth %d\n",
3243                 insn_processed, env->prog->aux->stack_depth);
3244         return 0;
3245 }
3246
3247 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
3248 {
3249         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
3250                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
3251                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
3252                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
3253 }
3254
3255 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_map *map,
3256                                         struct bpf_prog *prog)
3257
3258 {
3259         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
3260          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
3261          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
3262          * triggered.
3263          */
3264         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
3265                 if (!check_map_prealloc(map)) {
3266                         verbose("perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
3267                         return -EINVAL;
3268                 }
3269                 if (map->inner_map_meta &&
3270                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
3271                         verbose("perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
3272                         return -EINVAL;
3273                 }
3274         }
3275         return 0;
3276 }
3277
3278 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
3279  * replace them with actual map pointers
3280  */
3281 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
3282 {
3283         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3284         int insn_cnt = env->prog->len;
3285         int i, j, err;
3286
3287         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
3288         if (err)
3289                 return err;
3290
3291         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3292                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
3293                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
3294                         verbose("BPF_LDX uses reserved fields\n");
3295                         return -EINVAL;
3296                 }
3297
3298                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
3299                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
3300                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
3301                         verbose("BPF_STX uses reserved fields\n");
3302                         return -EINVAL;
3303                 }
3304
3305                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
3306                         struct bpf_map *map;
3307                         struct fd f;
3308
3309                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
3310                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
3311                             insn[1].off != 0) {
3312                                 verbose("invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
3313                                 return -EINVAL;
3314                         }
3315
3316                         if (insn->src_reg == 0)
3317                                 /* valid generic load 64-bit imm */
3318                                 goto next_insn;
3319
3320                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
3321                                 verbose("unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
3322                                 return -EINVAL;
3323                         }
3324
3325                         f = fdget(insn->imm);
3326                         map = __bpf_map_get(f);
3327                         if (IS_ERR(map)) {
3328                                 verbose("fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
3329                                         insn->imm);
3330                                 return PTR_ERR(map);
3331                         }
3332
3333                         err = check_map_prog_compatibility(map, env->prog);
3334                         if (err) {
3335                                 fdput(f);
3336                                 return err;
3337                         }
3338
3339                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
3340                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
3341                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
3342
3343                         /* check whether we recorded this map already */
3344                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
3345                                 if (env->used_maps[j] == map) {
3346                                         fdput(f);
3347                                         goto next_insn;
3348                                 }
3349
3350                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
3351                                 fdput(f);
3352                                 return -E2BIG;
3353                         }
3354
3355                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
3356                          * the map will be released by release_maps() or it
3357                          * will be used by the valid program until it's unloaded
3358                          * and all maps are released in free_bpf_prog_info()
3359                          */
3360                         map = bpf_map_inc(map, false);
3361                         if (IS_ERR(map)) {
3362                                 fdput(f);
3363                                 return PTR_ERR(map);
3364                         }
3365                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
3366
3367                         fdput(f);
3368 next_insn:
3369                         insn++;
3370                         i++;
3371                 }
3372         }
3373
3374         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
3375          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
3376          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
3377          */
3378         return 0;
3379 }
3380
3381 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
3382 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
3383 {
3384         int i;
3385
3386         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
3387                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
3388 }
3389
3390 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
3391 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
3392 {
3393         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3394         int insn_cnt = env->prog->len;
3395         int i;
3396
3397         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
3398                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
3399                         insn->src_reg = 0;
3400 }
3401
3402 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
3403  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
3404  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
3405  */
3406 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
3407                                 u32 off, u32 cnt)
3408 {
3409         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
3410
3411         if (cnt == 1)
3412                 return 0;
3413         new_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * prog_len);
3414         if (!new_data)
3415                 return -ENOMEM;
3416         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
3417         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
3418                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
3419         env->insn_aux_data = new_data;
3420         vfree(old_data);
3421         return 0;
3422 }
3423
3424 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
3425                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
3426 {
3427         struct bpf_prog *new_prog;
3428
3429         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
3430         if (!new_prog)
3431                 return NULL;
3432         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
3433                 return NULL;
3434         return new_prog;
3435 }
3436
3437 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
3438  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
3439  */
3440 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
3441 {
3442         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->prog->aux->ops;
3443         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
3444         const int insn_cnt = env->prog->len;
3445         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
3446         struct bpf_prog *new_prog;
3447         enum bpf_access_type type;
3448         bool is_narrower_load;
3449         u32 target_size;
3450
3451         if (ops->gen_prologue) {
3452                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
3453                                         env->prog);
3454                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
3455                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
3456                         return -EINVAL;
3457                 } else if (cnt) {
3458                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
3459                         if (!new_prog)
3460                                 return -ENOMEM;
3461
3462                         env->prog = new_prog;
3463                         delta += cnt - 1;
3464                 }
3465         }
3466
3467         if (!ops->convert_ctx_access)
3468                 return 0;
3469
3470         insn = env->prog->insnsi + delta;
3471
3472         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3473                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
3474                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
3475                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
3476                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
3477                         type = BPF_READ;
3478                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
3479                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
3480                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
3481                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
3482                         type = BPF_WRITE;
3483                 else
3484                         continue;
3485
3486                 if (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type != PTR_TO_CTX)
3487                         continue;
3488
3489                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
3490                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
3491
3492                 /* If the read access is a narrower load of the field,
3493                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
3494                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
3495                  * we will apply proper mask to the result.
3496                  */
3497                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
3498                 if (is_narrower_load) {
3499                         u32 off = insn->off;
3500                         u8 size_code;
3501
3502                         if (type == BPF_WRITE) {
3503                                 verbose("bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
3504                                 return -EINVAL;
3505                         }
3506
3507                         size_code = BPF_H;
3508                         if (ctx_field_size == 4)
3509                                 size_code = BPF_W;
3510                         else if (ctx_field_size == 8)
3511                                 size_code = BPF_DW;
3512
3513                         insn->off = off & ~(ctx_field_size - 1);
3514                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
3515                 }
3516
3517                 target_size = 0;
3518                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
3519                                               &target_size);
3520                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
3521                     (ctx_field_size && !target_size)) {
3522                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
3523                         return -EINVAL;
3524                 }
3525
3526                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
3527                         if (ctx_field_size <= 4)
3528                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
3529                                                                 (1 << size * 8) - 1);
3530                         else
3531                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
3532                                                                 (1 << size * 8) - 1);
3533                 }
3534
3535                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
3536                 if (!new_prog)
3537                         return -ENOMEM;
3538
3539                 delta += cnt - 1;
3540
3541                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
3542                 env->prog = new_prog;
3543                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
3544         }
3545
3546         return 0;
3547 }
3548
3549 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
3550  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
3551  *
3552  * this function is called after eBPF program passed verification
3553  */
3554 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
3555 {
3556         struct bpf_prog *prog = env->prog;
3557         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
3558         const struct bpf_func_proto *fn;
3559         const int insn_cnt = prog->len;
3560         struct bpf_insn insn_buf[16];
3561         struct bpf_prog *new_prog;
3562         struct bpf_map *map_ptr;
3563         int i, cnt, delta = 0;
3564
3565         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3566                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
3567                         continue;
3568
3569                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
3570                         prog->dst_needed = 1;
3571                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
3572                         bpf_user_rnd_init_once();
3573                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
3574                         /* If we tail call into other programs, we
3575                          * cannot make any assumptions since they can
3576                          * be replaced dynamically during runtime in
3577                          * the program array.
3578                          */
3579                         prog->cb_access = 1;
3580                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
3581
3582                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
3583                          * conditional branch in the interpeter for every normal
3584                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
3585                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
3586                          */
3587                         insn->imm = 0;
3588                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
3589                         continue;
3590                 }
3591
3592                 if (ebpf_jit_enabled() && insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem) {
3593                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
3594                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON ||
3595                             !map_ptr->ops->map_gen_lookup)
3596                                 goto patch_call_imm;
3597
3598                         cnt = map_ptr->ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
3599                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
3600                                 verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
3601                                 return -EINVAL;
3602                         }
3603
3604                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
3605                                                        cnt);
3606                         if (!new_prog)
3607                                 return -ENOMEM;
3608
3609                         delta += cnt - 1;
3610
3611                         /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
3612                         env->prog = prog = new_prog;
3613                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
3614                         continue;
3615                 }
3616
3617 patch_call_imm:
3618                 fn = prog->aux->ops->get_func_proto(insn->imm);
3619                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
3620                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
3621                  */
3622                 if (!fn->func) {
3623                         verbose("kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
3624                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
3625                         return -EFAULT;
3626                 }
3627                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
3628         }
3629
3630         return 0;
3631 }
3632
3633 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
3634 {
3635         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
3636         int i;
3637
3638         if (!env->explored_states)
3639                 return;
3640
3641         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
3642                 sl = env->explored_states[i];
3643
3644                 if (sl)
3645                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3646                                 sln = sl->next;
3647                                 kfree(sl);
3648                                 sl = sln;
3649                         }
3650         }
3651
3652         kfree(env->explored_states);
3653 }
3654
3655 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
3656 {
3657         char __user *log_ubuf = NULL;
3658         struct bpf_verifier_env *env;
3659         int ret = -EINVAL;
3660
3661         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
3662          * allocate/free it every time bpf_check() is called
3663          */
3664         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
3665         if (!env)
3666                 return -ENOMEM;
3667
3668         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
3669                                      (*prog)->len);
3670         ret = -ENOMEM;
3671         if (!env->insn_aux_data)
3672                 goto err_free_env;
3673         env->prog = *prog;
3674
3675         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
3676         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
3677
3678         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
3679                 /* user requested verbose verifier output
3680                  * and supplied buffer to store the verification trace
3681                  */
3682                 log_level = attr->log_level;
3683                 log_ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
3684                 log_size = attr->log_size;
3685                 log_len = 0;
3686
3687                 ret = -EINVAL;
3688                 /* log_* values have to be sane */
3689                 if (log_size < 128 || log_size > UINT_MAX >> 8 ||
3690                     log_level == 0 || log_ubuf == NULL)
3691                         goto err_unlock;
3692
3693                 ret = -ENOMEM;
3694                 log_buf = vmalloc(log_size);
3695                 if (!log_buf)
3696                         goto err_unlock;
3697         } else {
3698                 log_level = 0;
3699         }
3700
3701         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
3702         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
3703                 env->strict_alignment = true;
3704
3705         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
3706         if (ret < 0)
3707                 goto skip_full_check;
3708
3709         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
3710                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
3711                                        GFP_USER);
3712         ret = -ENOMEM;
3713         if (!env->explored_states)
3714                 goto skip_full_check;
3715
3716         ret = check_cfg(env);
3717         if (ret < 0)
3718                 goto skip_full_check;
3719
3720         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
3721
3722         ret = do_check(env);
3723
3724 skip_full_check:
3725         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
3726         free_states(env);
3727
3728         if (ret == 0)
3729                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
3730                 ret = convert_ctx_accesses(env);
3731
3732         if (ret == 0)
3733                 ret = fixup_bpf_calls(env);
3734
3735         if (log_level && log_len >= log_size - 1) {
3736                 BUG_ON(log_len >= log_size);
3737                 /* verifier log exceeded user supplied buffer */
3738                 ret = -ENOSPC;
3739                 /* fall through to return what was recorded */
3740         }
3741
3742         /* copy verifier log back to user space including trailing zero */
3743         if (log_level && copy_to_user(log_ubuf, log_buf, log_len + 1) != 0) {
3744                 ret = -EFAULT;
3745                 goto free_log_buf;
3746         }
3747
3748         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
3749                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
3750                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
3751                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
3752                                                           GFP_KERNEL);
3753
3754                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
3755                         ret = -ENOMEM;
3756                         goto free_log_buf;
3757                 }
3758
3759                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
3760                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
3761                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
3762
3763                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
3764                  * bpf_ld_imm64 instructions
3765                  */
3766                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
3767         }
3768
3769 free_log_buf:
3770         if (log_level)
3771                 vfree(log_buf);
3772         if (!env->prog->aux->used_maps)
3773                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
3774                  * them now. Otherwise free_bpf_prog_info() will release them.
3775                  */
3776                 release_maps(env);
3777         *prog = env->prog;
3778 err_unlock:
3779         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
3780         vfree(env->insn_aux_data);
3781 err_free_env:
3782         kfree(env);
3783         return ret;
3784 }
3785
3786 int bpf_analyzer(struct bpf_prog *prog, const struct bpf_ext_analyzer_ops *ops,
3787                  void *priv)
3788 {
3789         struct bpf_verifier_env *env;
3790         int ret;
3791
3792         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
3793         if (!env)
3794                 return -ENOMEM;
3795
3796         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
3797                                      prog->len);
3798         ret = -ENOMEM;
3799         if (!env->insn_aux_data)
3800                 goto err_free_env;
3801         env->prog = prog;
3802         env->analyzer_ops = ops;
3803         env->analyzer_priv = priv;
3804
3805         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
3806         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
3807
3808         log_level = 0;
3809
3810         env->strict_alignment = false;
3811         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
3812                 env->strict_alignment = true;
3813
3814         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
3815                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
3816                                        GFP_KERNEL);
3817         ret = -ENOMEM;
3818         if (!env->explored_states)
3819                 goto skip_full_check;
3820
3821         ret = check_cfg(env);
3822         if (ret < 0)
3823                 goto skip_full_check;
3824
3825         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
3826
3827         ret = do_check(env);
3828
3829 skip_full_check:
3830         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
3831         free_states(env);
3832
3833         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
3834         vfree(env->insn_aux_data);
3835 err_free_env:
3836         kfree(env);
3837         return ret;
3838 }
3839 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_analyzer);