kernel/bpf/verifier.c

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