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