kernel/bpf/verifier.c

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