kernel/bpf/verifier.c

   1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
   2  * Copyright (c) 2016 Facebook
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
   6  * License as published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  */
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/types.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/bpf.h>
  17 #include <linux/bpf_verifier.h>
  18 #include <linux/filter.h>
  19 #include <net/netlink.h>
  20 #include <linux/file.h>
  21 #include <linux/vmalloc.h>
  22
  23 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
  24  * instruction by instruction and updates register/stack state.
  25  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
  26  *
  27  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
  28  * It rejects the following programs:
  29  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
  30  * - if loop is present (detected via back-edge)
  31  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
  32  * - out of bounds or malformed jumps
  33  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
  34  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
  35  * analysis is limited to 32k insn, which may be hit even if total number of
  36  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
  37  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
  38  *
  39  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
  40  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
  41  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
  42  * copied to R1.
  43  *
  44  * All registers are 64-bit.
  45  * R0 - return register
  46  * R1-R5 argument passing registers
  47  * R6-R9 callee saved registers
  48  * R10 - frame pointer read-only
  49  *
  50  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
  51  * and has type PTR_TO_CTX.
  52  *
  53  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
  54  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
  55  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
  56  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
  57  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
  58  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
  59  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
  60  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
  61  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
  62  *
  63  * Most of the time the registers have UNKNOWN_VALUE type, which
  64  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
  65  * (like pointer plus pointer becomes UNKNOWN_VALUE type)
  66  *
  67  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
  68  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, FRAME_PTR. These are three pointer
  69  * types recognized by check_mem_access() function.
  70  *
  71  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
  72  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
  73  *
  74  * registers used to pass values to function calls are checked against
  75  * function argument constraints.
  76  *
  77  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
  78  * It means that the register type passed to this function must be
  79  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
  80  * 'pointer to map element key'
  81  *
  82  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
  83  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
  84  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
  85  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
  86  *
  87  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
  88  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
  89  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
  90  * the helper function as a pointer to map element key.
  91  *
  92  * On the kernel side the helper function looks like:
  93  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
  94  * {
  95  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
  96  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
  97  *    void *value;
  98  *
  99  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
 100  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
 101  *    the stack of eBPF program.
 102  * }
 103  *
 104  * Corresponding eBPF program may look like:
 105  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
 106  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
 107  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
 108  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
 109  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
 110  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
 111  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
 112  *
 113  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
 114  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
 115  * and were initialized prior to this call.
 116  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
 117  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
 118  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
 119  * returns ether pointer to map value or NULL.
 120  *
 121  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
 122  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
 123  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
 124  * branch. See check_cond_jmp_op().
 125  *
 126  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
 127  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
 128  */
 129
 130 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
 131 struct bpf_verifier_stack_elem {
 132         /* verifer state is 'st'
 133          * before processing instruction 'insn_idx'
 134          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
 135          */
 136         struct bpf_verifier_state st;
 137         int insn_idx;
 138         int prev_insn_idx;
 139         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
 140 };
 141
 142 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      65536
 143 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
 144
 145 struct bpf_call_arg_meta {
 146         struct bpf_map *map_ptr;
 147         bool raw_mode;
 148         bool pkt_access;
 149         int regno;
 150         int access_size;
 151 };
 152
 153 /* verbose verifier prints what it's seeing
 154  * bpf_check() is called under lock, so no race to access these global vars
 155  */
 156 static u32 log_level, log_size, log_len;
 157 static char *log_buf;
 158
 159 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
 160
 161 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
 162  * verbose() is used to dump the verification trace to the log, so the user
 163  * can figure out what's wrong with the program
 164  */
 165 static __printf(1, 2) void verbose(const char *fmt, ...)
 166 {
 167         va_list args;
 168
 169         if (log_level == 0 || log_len >= log_size - 1)
 170                 return;
 171
 172         va_start(args, fmt);
 173         log_len += vscnprintf(log_buf + log_len, log_size - log_len, fmt, args);
 174         va_end(args);
 175 }
 176
 177 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
 178 static const char * const reg_type_str[] = {
 179         [NOT_INIT]              = "?",
 180         [UNKNOWN_VALUE]         = "inv",
 181         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
 182         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
 183         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
 184         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
 185         [PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ]  = "map_value_adj",
 186         [FRAME_PTR]             = "fp",
 187         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
 188         [CONST_IMM]             = "imm",
 189         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
 190         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
 191 };
 192
 193 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state)
 194 {
 195         struct bpf_reg_state *reg;
 196         enum bpf_reg_type t;
 197         int i;
 198
 199         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 200                 reg = &state->regs[i];
 201                 t = reg->type;
 202                 if (t == NOT_INIT)
 203                         continue;
 204                 verbose(" R%d=%s", i, reg_type_str[t]);
 205                 if (t == CONST_IMM || t == PTR_TO_STACK)
 206                         verbose("%lld", reg->imm);
 207                 else if (t == PTR_TO_PACKET)
 208                         verbose("(id=%d,off=%d,r=%d)",
 209                                 reg->id, reg->off, reg->range);
 210                 else if (t == UNKNOWN_VALUE && reg->imm)
 211                         verbose("%lld", reg->imm);
 212                 else if (t == CONST_PTR_TO_MAP || t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
 213                          t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
 214                          t == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ)
 215                         verbose("(ks=%d,vs=%d)",
 216                                 reg->map_ptr->key_size,
 217                                 reg->map_ptr->value_size);
 218                 if (reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
 219                         verbose(",min_value=%llu",
 220                                 (unsigned long long)reg->min_value);
 221                 if (reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
 222                         verbose(",max_value=%llu",
 223                                 (unsigned long long)reg->max_value);
 224         }
 225         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
 226                 if (state->stack_slot_type[i] == STACK_SPILL)
 227                         verbose(" fp%d=%s", -MAX_BPF_STACK + i,
 228                                 reg_type_str[state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE].type]);
 229         }
 230         verbose("\n");
 231 }
 232
 233 static const char *const bpf_class_string[] = {
 234         [BPF_LD]    = "ld",
 235         [BPF_LDX]   = "ldx",
 236         [BPF_ST]    = "st",
 237         [BPF_STX]   = "stx",
 238         [BPF_ALU]   = "alu",
 239         [BPF_JMP]   = "jmp",
 240         [BPF_RET]   = "BUG",
 241         [BPF_ALU64] = "alu64",
 242 };
 243
 244 static const char *const bpf_alu_string[16] = {
 245         [BPF_ADD >> 4]  = "+=",
 246         [BPF_SUB >> 4]  = "-=",
 247         [BPF_MUL >> 4]  = "*=",
 248         [BPF_DIV >> 4]  = "/=",
 249         [BPF_OR  >> 4]  = "|=",
 250         [BPF_AND >> 4]  = "&=",
 251         [BPF_LSH >> 4]  = "<<=",
 252         [BPF_RSH >> 4]  = ">>=",
 253         [BPF_NEG >> 4]  = "neg",
 254         [BPF_MOD >> 4]  = "%=",
 255         [BPF_XOR >> 4]  = "^=",
 256         [BPF_MOV >> 4]  = "=",
 257         [BPF_ARSH >> 4] = "s>>=",
 258         [BPF_END >> 4]  = "endian",
 259 };
 260
 261 static const char *const bpf_ldst_string[] = {
 262         [BPF_W >> 3]  = "u32",
 263         [BPF_H >> 3]  = "u16",
 264         [BPF_B >> 3]  = "u8",
 265         [BPF_DW >> 3] = "u64",
 266 };
 267
 268 static const char *const bpf_jmp_string[16] = {
 269         [BPF_JA >> 4]   = "jmp",
 270         [BPF_JEQ >> 4]  = "==",
 271         [BPF_JGT >> 4]  = ">",
 272         [BPF_JGE >> 4]  = ">=",
 273         [BPF_JSET >> 4] = "&",
 274         [BPF_JNE >> 4]  = "!=",
 275         [BPF_JSGT >> 4] = "s>",
 276         [BPF_JSGE >> 4] = "s>=",
 277         [BPF_CALL >> 4] = "call",
 278         [BPF_EXIT >> 4] = "exit",
 279 };
 280
 281 static void print_bpf_insn(struct bpf_insn *insn)
 282 {
 283         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
 284
 285         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
 286                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X)
 287                         verbose("(%02x) %sr%d %s %sr%d\n",
 288                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 289                                 insn->dst_reg,
 290                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 291                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 292                                 insn->src_reg);
 293                 else
 294                         verbose("(%02x) %sr%d %s %s%d\n",
 295                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 296                                 insn->dst_reg,
 297                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 298                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 299                                 insn->imm);
 300         } else if (class == BPF_STX) {
 301                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_MEM)
 302                         verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = r%d\n",
 303                                 insn->code,
 304                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 305                                 insn->dst_reg,
 306                                 insn->off, insn->src_reg);
 307                 else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD)
 308                         verbose("(%02x) lock *(%s *)(r%d %+d) += r%d\n",
 309                                 insn->code,
 310                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 311                                 insn->dst_reg, insn->off,
 312                                 insn->src_reg);
 313                 else
 314                         verbose("BUG_%02x\n", insn->code);
 315         } else if (class == BPF_ST) {
 316                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 317                         verbose("BUG_st_%02x\n", insn->code);
 318                         return;
 319                 }
 320                 verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = %d\n",
 321                         insn->code,
 322                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 323                         insn->dst_reg,
 324                         insn->off, insn->imm);
 325         } else if (class == BPF_LDX) {
 326                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 327                         verbose("BUG_ldx_%02x\n", insn->code);
 328                         return;
 329                 }
 330                 verbose("(%02x) r%d = *(%s *)(r%d %+d)\n",
 331                         insn->code, insn->dst_reg,
 332                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 333                         insn->src_reg, insn->off);
 334         } else if (class == BPF_LD) {
 335                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) {
 336                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[%d]\n",
 337                                 insn->code,
 338                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 339                                 insn->imm);
 340                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND) {
 341                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[r%d + %d]\n",
 342                                 insn->code,
 343                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 344                                 insn->src_reg, insn->imm);
 345                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IMM) {
 346                         verbose("(%02x) r%d = 0x%x\n",
 347                                 insn->code, insn->dst_reg, insn->imm);
 348                 } else {
 349                         verbose("BUG_ld_%02x\n", insn->code);
 350                         return;
 351                 }
 352         } else if (class == BPF_JMP) {
 353                 u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
 354
 355                 if (opcode == BPF_CALL) {
 356                         verbose("(%02x) call %d\n", insn->code, insn->imm);
 357                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_JA)) {
 358                         verbose("(%02x) goto pc%+d\n",
 359                                 insn->code, insn->off);
 360                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_EXIT)) {
 361                         verbose("(%02x) exit\n", insn->code);
 362                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
 363                         verbose("(%02x) if r%d %s r%d goto pc%+d\n",
 364                                 insn->code, insn->dst_reg,
 365                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 366                                 insn->src_reg, insn->off);
 367                 } else {
 368                         verbose("(%02x) if r%d %s 0x%x goto pc%+d\n",
 369                                 insn->code, insn->dst_reg,
 370                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 371                                 insn->imm, insn->off);
 372                 }
 373         } else {
 374                 verbose("(%02x) %s\n", insn->code, bpf_class_string[class]);
 375         }
 376 }
 377
 378 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx)
 379 {
 380         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 381         int insn_idx;
 382
 383         if (env->head == NULL)
 384                 return -1;
 385
 386         memcpy(&env->cur_state, &env->head->st, sizeof(env->cur_state));
 387         insn_idx = env->head->insn_idx;
 388         if (prev_insn_idx)
 389                 *prev_insn_idx = env->head->prev_insn_idx;
 390         elem = env->head->next;
 391         kfree(env->head);
 392         env->head = elem;
 393         env->stack_size--;
 394         return insn_idx;
 395 }
 396
 397 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
 398                                              int insn_idx, int prev_insn_idx)
 399 {
 400         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 401
 402         elem = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
 403         if (!elem)
 404                 goto err;
 405
 406         memcpy(&elem->st, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
 407         elem->insn_idx = insn_idx;
 408         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
 409         elem->next = env->head;
 410         env->head = elem;
 411         env->stack_size++;
 412         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
 413                 verbose("BPF program is too complex\n");
 414                 goto err;
 415         }
 416         return &elem->st;
 417 err:
 418         /* pop all elements and return */
 419         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
 420         return NULL;
 421 }
 422
 423 #define CALLER_SAVED_REGS 6
 424 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
 425         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
 426 };
 427
 428 static void init_reg_state(struct bpf_reg_state *regs)
 429 {
 430         int i;
 431
 432         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 433                 regs[i].type = NOT_INIT;
 434                 regs[i].imm = 0;
 435                 regs[i].min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
 436                 regs[i].max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
 437         }
 438
 439         /* frame pointer */
 440         regs[BPF_REG_FP].type = FRAME_PTR;
 441
 442         /* 1st arg to a function */
 443         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
 444 }
 445
 446 static void mark_reg_unknown_value(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 447 {
 448         BUG_ON(regno >= MAX_BPF_REG);
 449         regs[regno].type = UNKNOWN_VALUE;
 450         regs[regno].imm = 0;
 451 }
 452
 453 static void reset_reg_range_values(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 454 {
 455         regs[regno].min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
 456         regs[regno].max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
 457 }
 458
 459 enum reg_arg_type {
 460         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
 461         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
 462         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
 463 };
 464
 465 static int check_reg_arg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno,
 466                          enum reg_arg_type t)
 467 {
 468         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
 469                 verbose("R%d is invalid\n", regno);
 470                 return -EINVAL;
 471         }
 472
 473         if (t == SRC_OP) {
 474                 /* check whether register used as source operand can be read */
 475                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
 476                         verbose("R%d !read_ok\n", regno);
 477                         return -EACCES;
 478                 }
 479         } else {
 480                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
 481                 if (regno == BPF_REG_FP) {
 482                         verbose("frame pointer is read only\n");
 483                         return -EACCES;
 484                 }
 485                 if (t == DST_OP)
 486                         mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 487         }
 488         return 0;
 489 }
 490
 491 static int bpf_size_to_bytes(int bpf_size)
 492 {
 493         if (bpf_size == BPF_W)
 494                 return 4;
 495         else if (bpf_size == BPF_H)
 496                 return 2;
 497         else if (bpf_size == BPF_B)
 498                 return 1;
 499         else if (bpf_size == BPF_DW)
 500                 return 8;
 501         else
 502                 return -EINVAL;
 503 }
 504
 505 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
 506 {
 507         switch (type) {
 508         case PTR_TO_MAP_VALUE:
 509         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
 510         case PTR_TO_STACK:
 511         case PTR_TO_CTX:
 512         case PTR_TO_PACKET:
 513         case PTR_TO_PACKET_END:
 514         case FRAME_PTR:
 515         case CONST_PTR_TO_MAP:
 516                 return true;
 517         default:
 518                 return false;
 519         }
 520 }
 521
 522 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
 523  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
 524  */
 525 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_state *state, int off,
 526                              int size, int value_regno)
 527 {
 528         int i;
 529         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
 530          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
 531          */
 532
 533         if (value_regno >= 0 &&
 534             is_spillable_regtype(state->regs[value_regno].type)) {
 535
 536                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
 537                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 538                         verbose("invalid size of register spill\n");
 539                         return -EACCES;
 540                 }
 541
 542                 /* save register state */
 543                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE] =
 544                         state->regs[value_regno];
 545
 546                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
 547                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_SPILL;
 548         } else {
 549                 /* regular write of data into stack */
 550                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE] =
 551                         (struct bpf_reg_state) {};
 552
 553                 for (i = 0; i < size; i++)
 554                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_MISC;
 555         }
 556         return 0;
 557 }
 558
 559 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_state *state, int off, int size,
 560                             int value_regno)
 561 {
 562         u8 *slot_type;
 563         int i;
 564
 565         slot_type = &state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off];
 566
 567         if (slot_type[0] == STACK_SPILL) {
 568                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 569                         verbose("invalid size of register spill\n");
 570                         return -EACCES;
 571                 }
 572                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
 573                         if (slot_type[i] != STACK_SPILL) {
 574                                 verbose("corrupted spill memory\n");
 575                                 return -EACCES;
 576                         }
 577                 }
 578
 579                 if (value_regno >= 0)
 580                         /* restore register state from stack */
 581                         state->regs[value_regno] =
 582                                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE];
 583                 return 0;
 584         } else {
 585                 for (i = 0; i < size; i++) {
 586                         if (slot_type[i] != STACK_MISC) {
 587                                 verbose("invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
 588                                         off, i, size);
 589                                 return -EACCES;
 590                         }
 591                 }
 592                 if (value_regno >= 0)
 593                         /* have read misc data from the stack */
 594                         mark_reg_unknown_value(state->regs, value_regno);
 595                 return 0;
 596         }
 597 }
 598
 599 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
 600 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 601                             int size)
 602 {
 603         struct bpf_map *map = env->cur_state.regs[regno].map_ptr;
 604
 605         if (off < 0 || off + size > map->value_size) {
 606                 verbose("invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
 607                         map->value_size, off, size);
 608                 return -EACCES;
 609         }
 610         return 0;
 611 }
 612
 613 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
 614
 615 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
 616                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta)
 617 {
 618         switch (env->prog->type) {
 619         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
 620         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
 621         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
 622                 if (meta)
 623                         return meta->pkt_access;
 624
 625                 env->seen_direct_write = true;
 626                 return true;
 627         default:
 628                 return false;
 629         }
 630 }
 631
 632 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 633                                int size)
 634 {
 635         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 636         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
 637
 638         off += reg->off;
 639         if (off < 0 || size <= 0 || off + size > reg->range) {
 640                 verbose("invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
 641                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
 642                 return -EACCES;
 643         }
 644         return 0;
 645 }
 646
 647 /* check access to 'struct bpf_context' fields */
 648 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int off, int size,
 649                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
 650 {
 651         /* for analyzer ctx accesses are already validated and converted */
 652         if (env->analyzer_ops)
 653                 return 0;
 654
 655         if (env->prog->aux->ops->is_valid_access &&
 656             env->prog->aux->ops->is_valid_access(off, size, t, reg_type)) {
 657                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
 658                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
 659                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
 660                 return 0;
 661         }
 662
 663         verbose("invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
 664         return -EACCES;
 665 }
 666
 667 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
 668 {
 669         if (env->allow_ptr_leaks)
 670                 return false;
 671
 672         switch (env->cur_state.regs[regno].type) {
 673         case UNKNOWN_VALUE:
 674         case CONST_IMM:
 675                 return false;
 676         default:
 677                 return true;
 678         }
 679 }
 680
 681 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
 682                                struct bpf_reg_state *reg, int off, int size)
 683 {
 684         if (reg->type != PTR_TO_PACKET && reg->type != PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ) {
 685                 if (off % size != 0) {
 686                         verbose("misaligned access off %d size %d\n",
 687                                 off, size);
 688                         return -EACCES;
 689                 } else {
 690                         return 0;
 691                 }
 692         }
 693
 694         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
 695                 /* misaligned access to packet is ok on x86,arm,arm64 */
 696                 return 0;
 697
 698         if (reg->id && size != 1) {
 699                 verbose("Unknown packet alignment. Only byte-sized access allowed\n");
 700                 return -EACCES;
 701         }
 702
 703         /* skb->data is NET_IP_ALIGN-ed */
 704         if (reg->type == PTR_TO_PACKET &&
 705             (NET_IP_ALIGN + reg->off + off) % size != 0) {
 706                 verbose("misaligned packet access off %d+%d+%d size %d\n",
 707                         NET_IP_ALIGN, reg->off, off, size);
 708                 return -EACCES;
 709         }
 710         return 0;
 711 }
 712
 713 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
 714  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
 715  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
 716  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
 717  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
 718  */
 719 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 720                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
 721                             int value_regno)
 722 {
 723         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 724         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
 725         int size, err = 0;
 726
 727         if (reg->type == PTR_TO_STACK)
 728                 off += reg->imm;
 729
 730         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
 731         if (size < 0)
 732                 return size;
 733
 734         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size);
 735         if (err)
 736                 return err;
 737
 738         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
 739             reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ) {
 740                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 741                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 742                         verbose("R%d leaks addr into map\n", value_regno);
 743                         return -EACCES;
 744                 }
 745
 746                 /* If we adjusted the register to this map value at all then we
 747                  * need to change off and size to min_value and max_value
 748                  * respectively to make sure our theoretical access will be
 749                  * safe.
 750                  */
 751                 if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ) {
 752                         if (log_level)
 753                                 print_verifier_state(state);
 754                         env->varlen_map_value_access = true;
 755                         /* The minimum value is only important with signed
 756                          * comparisons where we can't assume the floor of a
 757                          * value is 0.  If we are using signed variables for our
 758                          * index'es we need to make sure that whatever we use
 759                          * will have a set floor within our range.
 760                          */
 761                         if ((s64)reg->min_value < 0) {
 762                                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
 763                                         regno);
 764                                 return -EACCES;
 765                         }
 766                         err = check_map_access(env, regno, reg->min_value + off,
 767                                                size);
 768                         if (err) {
 769                                 verbose("R%d min value is outside of the array range\n",
 770                                         regno);
 771                                 return err;
 772                         }
 773
 774                         /* If we haven't set a max value then we need to bail
 775                          * since we can't be sure we won't do bad things.
 776                          */
 777                         if (reg->max_value == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) {
 778                                 verbose("R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
 779                                         regno);
 780                                 return -EACCES;
 781                         }
 782                         off += reg->max_value;
 783                 }
 784                 err = check_map_access(env, regno, off, size);
 785                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
 786                         mark_reg_unknown_value(state->regs, value_regno);
 787
 788         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
 789                 enum bpf_reg_type reg_type = UNKNOWN_VALUE;
 790
 791                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 792                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 793                         verbose("R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
 794                         return -EACCES;
 795                 }
 796                 err = check_ctx_access(env, off, size, t, &reg_type);
 797                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
 798                         mark_reg_unknown_value(state->regs, value_regno);
 799                         /* note that reg.[id|off|range] == 0 */
 800                         state->regs[value_regno].type = reg_type;
 801                 }
 802
 803         } else if (reg->type == FRAME_PTR || reg->type == PTR_TO_STACK) {
 804                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
 805                         verbose("invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
 806                         return -EACCES;
 807                 }
 808                 if (t == BPF_WRITE) {
 809                         if (!env->allow_ptr_leaks &&
 810                             state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off] == STACK_SPILL &&
 811                             size != BPF_REG_SIZE) {
 812                                 verbose("attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
 813                                 return -EACCES;
 814                         }
 815                         err = check_stack_write(state, off, size, value_regno);
 816                 } else {
 817                         err = check_stack_read(state, off, size, value_regno);
 818                 }
 819         } else if (state->regs[regno].type == PTR_TO_PACKET) {
 820                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL)) {
 821                         verbose("cannot write into packet\n");
 822                         return -EACCES;
 823                 }
 824                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 825                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 826                         verbose("R%d leaks addr into packet\n", value_regno);
 827                         return -EACCES;
 828                 }
 829                 err = check_packet_access(env, regno, off, size);
 830                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
 831                         mark_reg_unknown_value(state->regs, value_regno);
 832         } else {
 833                 verbose("R%d invalid mem access '%s'\n",
 834                         regno, reg_type_str[reg->type]);
 835                 return -EACCES;
 836         }
 837
 838         if (!err && size <= 2 && value_regno >= 0 && env->allow_ptr_leaks &&
 839             state->regs[value_regno].type == UNKNOWN_VALUE) {
 840                 /* 1 or 2 byte load zero-extends, determine the number of
 841                  * zero upper bits. Not doing it fo 4 byte load, since
 842                  * such values cannot be added to ptr_to_packet anyway.
 843                  */
 844                 state->regs[value_regno].imm = 64 - size * 8;
 845         }
 846         return err;
 847 }
 848
 849 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
 850 {
 851         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 852         int err;
 853
 854         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
 855             insn->imm != 0) {
 856                 verbose("BPF_XADD uses reserved fields\n");
 857                 return -EINVAL;
 858         }
 859
 860         /* check src1 operand */
 861         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
 862         if (err)
 863                 return err;
 864
 865         /* check src2 operand */
 866         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
 867         if (err)
 868                 return err;
 869
 870         /* check whether atomic_add can read the memory */
 871         err = check_mem_access(env, insn->dst_reg, insn->off,
 872                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
 873         if (err)
 874                 return err;
 875
 876         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
 877         return check_mem_access(env, insn->dst_reg, insn->off,
 878                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
 879 }
 880
 881 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
 882  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
 883  * and all elements of stack are initialized
 884  */
 885 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
 886                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
 887                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
 888 {
 889         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 890         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
 891         int off, i;
 892
 893         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK) {
 894                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
 895                     regs[regno].type == CONST_IMM &&
 896                     regs[regno].imm  == 0)
 897                         return 0;
 898
 899                 verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
 900                         reg_type_str[regs[regno].type],
 901                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
 902                 return -EACCES;
 903         }
 904
 905         off = regs[regno].imm;
 906         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
 907             access_size <= 0) {
 908                 verbose("invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
 909                         regno, off, access_size);
 910                 return -EACCES;
 911         }
 912
 913         if (meta && meta->raw_mode) {
 914                 meta->access_size = access_size;
 915                 meta->regno = regno;
 916                 return 0;
 917         }
 918
 919         for (i = 0; i < access_size; i++) {
 920                 if (state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] != STACK_MISC) {
 921                         verbose("invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
 922                                 off, i, access_size);
 923                         return -EACCES;
 924                 }
 925         }
 926         return 0;
 927 }
 928
 929 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
 930                           enum bpf_arg_type arg_type,
 931                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
 932 {
 933         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *reg = &regs[regno];
 934         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
 935         int err = 0;
 936
 937         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
 938                 return 0;
 939
 940         if (type == NOT_INIT) {
 941                 verbose("R%d !read_ok\n", regno);
 942                 return -EACCES;
 943         }
 944
 945         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
 946                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
 947                         verbose("R%d leaks addr into helper function\n", regno);
 948                         return -EACCES;
 949                 }
 950                 return 0;
 951         }
 952
 953         if (type == PTR_TO_PACKET && !may_access_direct_pkt_data(env, meta)) {
 954                 verbose("helper access to the packet is not allowed\n");
 955                 return -EACCES;
 956         }
 957
 958         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
 959             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
 960                 expected_type = PTR_TO_STACK;
 961                 if (type != PTR_TO_PACKET && type != expected_type)
 962                         goto err_type;
 963         } else if (arg_type == ARG_CONST_STACK_SIZE ||
 964                    arg_type == ARG_CONST_STACK_SIZE_OR_ZERO) {
 965                 expected_type = CONST_IMM;
 966                 if (type != expected_type)
 967                         goto err_type;
 968         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
 969                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
 970                 if (type != expected_type)
 971                         goto err_type;
 972         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
 973                 expected_type = PTR_TO_CTX;
 974                 if (type != expected_type)
 975                         goto err_type;
 976         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_STACK ||
 977                    arg_type == ARG_PTR_TO_RAW_STACK) {
 978                 expected_type = PTR_TO_STACK;
 979                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
 980                  * passed in as argument, it's a CONST_IMM type. Final test
 981                  * happens during stack boundary checking.
 982                  */
 983                 if (type == CONST_IMM && reg->imm == 0)
 984                         /* final test in check_stack_boundary() */;
 985                 else if (type != PTR_TO_PACKET && type != expected_type)
 986                         goto err_type;
 987                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_RAW_STACK;
 988         } else {
 989                 verbose("unsupported arg_type %d\n", arg_type);
 990                 return -EFAULT;
 991         }
 992
 993         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
 994                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
 995                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
 996         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
 997                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
 998                  * check that [key, key + map->key_size) are within
 999                  * stack limits and initialized
1000                  */
1001                 if (!meta->map_ptr) {
1002                         /* in function declaration map_ptr must come before
1003                          * map_key, so that it's verified and known before
1004                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1005                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1006                          */
1007                         verbose("invalid map_ptr to access map->key\n");
1008                         return -EACCES;
1009                 }
1010                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1011                         err = check_packet_access(env, regno, 0,
1012                                                   meta->map_ptr->key_size);
1013                 else
1014                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1015                                                    meta->map_ptr->key_size,
1016                                                    false, NULL);
1017         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1018                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1019                  * check [value, value + map->value_size) validity
1020                  */
1021                 if (!meta->map_ptr) {
1022                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1023                         verbose("invalid map_ptr to access map->value\n");
1024                         return -EACCES;
1025                 }
1026                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1027                         err = check_packet_access(env, regno, 0,
1028                                                   meta->map_ptr->value_size);
1029                 else
1030                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1031                                                    meta->map_ptr->value_size,
1032                                                    false, NULL);
1033         } else if (arg_type == ARG_CONST_STACK_SIZE ||
1034                    arg_type == ARG_CONST_STACK_SIZE_OR_ZERO) {
1035                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_STACK_SIZE_OR_ZERO);
1036
1037                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
1038                  * from stack pointer 'buf'. Check it
1039                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
1040                  */
1041                 if (regno == 0) {
1042                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1043                         verbose("ARG_CONST_STACK_SIZE cannot be first argument\n");
1044                         return -EACCES;
1045                 }
1046                 if (regs[regno - 1].type == PTR_TO_PACKET)
1047                         err = check_packet_access(env, regno - 1, 0, reg->imm);
1048                 else
1049                         err = check_stack_boundary(env, regno - 1, reg->imm,
1050                                                    zero_size_allowed, meta);
1051         }
1052
1053         return err;
1054 err_type:
1055         verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1056                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
1057         return -EACCES;
1058 }
1059
1060 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_map *map, int func_id)
1061 {
1062         if (!map)
1063                 return 0;
1064
1065         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
1066         switch (map->map_type) {
1067         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
1068                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
1069                         goto error;
1070                 break;
1071         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
1072                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
1073                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output)
1074                         goto error;
1075                 break;
1076         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
1077                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
1078                         goto error;
1079                 break;
1080         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
1081                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
1082                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
1083                         goto error;
1084                 break;
1085         default:
1086                 break;
1087         }
1088
1089         /* ... and second from the function itself. */
1090         switch (func_id) {
1091         case BPF_FUNC_tail_call:
1092                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
1093                         goto error;
1094                 break;
1095         case BPF_FUNC_perf_event_read:
1096         case BPF_FUNC_perf_event_output:
1097                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
1098                         goto error;
1099                 break;
1100         case BPF_FUNC_get_stackid:
1101                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
1102                         goto error;
1103                 break;
1104         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
1105         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
1106                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
1107                         goto error;
1108                 break;
1109         default:
1110                 break;
1111         }
1112
1113         return 0;
1114 error:
1115         verbose("cannot pass map_type %d into func %d\n",
1116                 map->map_type, func_id);
1117         return -EINVAL;
1118 }
1119
1120 static int check_raw_mode(const struct bpf_func_proto *fn)
1121 {
1122         int count = 0;
1123
1124         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_RAW_STACK)
1125                 count++;
1126         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_RAW_STACK)
1127                 count++;
1128         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_RAW_STACK)
1129                 count++;
1130         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_RAW_STACK)
1131                 count++;
1132         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_RAW_STACK)
1133                 count++;
1134
1135         return count > 1 ? -EINVAL : 0;
1136 }
1137
1138 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
1139 {
1140         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1141         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1142         int i;
1143
1144         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1145                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET ||
1146                     regs[i].type == PTR_TO_PACKET_END)
1147                         mark_reg_unknown_value(regs, i);
1148
1149         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
1150                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
1151                         continue;
1152                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
1153                 if (reg->type != PTR_TO_PACKET &&
1154                     reg->type != PTR_TO_PACKET_END)
1155                         continue;
1156                 reg->type = UNKNOWN_VALUE;
1157                 reg->imm = 0;
1158         }
1159 }
1160
1161 static int check_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id)
1162 {
1163         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1164         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
1165         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1166         struct bpf_reg_state *reg;
1167         struct bpf_call_arg_meta meta;
1168         bool changes_data;
1169         int i, err;
1170
1171         /* find function prototype */
1172         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1173                 verbose("invalid func %d\n", func_id);
1174                 return -EINVAL;
1175         }
1176
1177         if (env->prog->aux->ops->get_func_proto)
1178                 fn = env->prog->aux->ops->get_func_proto(func_id);
1179
1180         if (!fn) {
1181                 verbose("unknown func %d\n", func_id);
1182                 return -EINVAL;
1183         }
1184
1185         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1186         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1187                 verbose("cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1188                 return -EINVAL;
1189         }
1190
1191         changes_data = bpf_helper_changes_skb_data(fn->func);
1192
1193         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
1194         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
1195
1196         /* We only support one arg being in raw mode at the moment, which
1197          * is sufficient for the helper functions we have right now.
1198          */
1199         err = check_raw_mode(fn);
1200         if (err) {
1201                 verbose("kernel subsystem misconfigured func %d\n", func_id);
1202                 return err;
1203         }
1204
1205         /* check args */
1206         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
1207         if (err)
1208                 return err;
1209         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
1210         if (err)
1211                 return err;
1212         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
1213         if (err)
1214                 return err;
1215         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
1216         if (err)
1217                 return err;
1218         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
1219         if (err)
1220                 return err;
1221
1222         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
1223          * is inferred from register state.
1224          */
1225         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
1226                 err = check_mem_access(env, meta.regno, i, BPF_B, BPF_WRITE, -1);
1227                 if (err)
1228                         return err;
1229         }
1230
1231         /* reset caller saved regs */
1232         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
1233                 reg = regs + caller_saved[i];
1234                 reg->type = NOT_INIT;
1235                 reg->imm = 0;
1236         }
1237
1238         /* update return register */
1239         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1240                 regs[BPF_REG_0].type = UNKNOWN_VALUE;
1241         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1242                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1243         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1244                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1245                 regs[BPF_REG_0].max_value = regs[BPF_REG_0].min_value = 0;
1246                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1247                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1248                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1249                  */
1250                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1251                         verbose("kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1252                         return -EINVAL;
1253                 }
1254                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
1255         } else {
1256                 verbose("unknown return type %d of func %d\n",
1257                         fn->ret_type, func_id);
1258                 return -EINVAL;
1259         }
1260
1261         err = check_map_func_compatibility(meta.map_ptr, func_id);
1262         if (err)
1263                 return err;
1264
1265         if (changes_data)
1266                 clear_all_pkt_pointers(env);
1267         return 0;
1268 }
1269
1270 static int check_packet_ptr_add(struct bpf_verifier_env *env,
1271                                 struct bpf_insn *insn)
1272 {
1273         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1274         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1275         struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1276         struct bpf_reg_state tmp_reg;
1277         s32 imm;
1278
1279         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1280                 /* pkt_ptr += imm */
1281                 imm = insn->imm;
1282
1283 add_imm:
1284                 if (imm <= 0) {
1285                         verbose("addition of negative constant to packet pointer is not allowed\n");
1286                         return -EACCES;
1287                 }
1288                 if (imm >= MAX_PACKET_OFF ||
1289                     imm + dst_reg->off >= MAX_PACKET_OFF) {
1290                         verbose("constant %d is too large to add to packet pointer\n",
1291                                 imm);
1292                         return -EACCES;
1293                 }
1294                 /* a constant was added to pkt_ptr.
1295                  * Remember it while keeping the same 'id'
1296                  */
1297                 dst_reg->off += imm;
1298         } else {
1299                 if (src_reg->type == PTR_TO_PACKET) {
1300                         /* R6=pkt(id=0,off=0,r=62) R7=imm22; r7 += r6 */
1301                         tmp_reg = *dst_reg;  /* save r7 state */
1302                         *dst_reg = *src_reg; /* copy pkt_ptr state r6 into r7 */
1303                         src_reg = &tmp_reg;  /* pretend it's src_reg state */
1304                         /* if the checks below reject it, the copy won't matter,
1305                          * since we're rejecting the whole program. If all ok,
1306                          * then imm22 state will be added to r7
1307                          * and r7 will be pkt(id=0,off=22,r=62) while
1308                          * r6 will stay as pkt(id=0,off=0,r=62)
1309                          */
1310                 }
1311
1312                 if (src_reg->type == CONST_IMM) {
1313                         /* pkt_ptr += reg where reg is known constant */
1314                         imm = src_reg->imm;
1315                         goto add_imm;
1316                 }
1317                 /* disallow pkt_ptr += reg
1318                  * if reg is not uknown_value with guaranteed zero upper bits
1319                  * otherwise pkt_ptr may overflow and addition will become
1320                  * subtraction which is not allowed
1321                  */
1322                 if (src_reg->type != UNKNOWN_VALUE) {
1323                         verbose("cannot add '%s' to ptr_to_packet\n",
1324                                 reg_type_str[src_reg->type]);
1325                         return -EACCES;
1326                 }
1327                 if (src_reg->imm < 48) {
1328                         verbose("cannot add integer value with %lld upper zero bits to ptr_to_packet\n",
1329                                 src_reg->imm);
1330                         return -EACCES;
1331                 }
1332                 /* dst_reg stays as pkt_ptr type and since some positive
1333                  * integer value was added to the pointer, increment its 'id'
1334                  */
1335                 dst_reg->id = ++env->id_gen;
1336
1337                 /* something was added to pkt_ptr, set range and off to zero */
1338                 dst_reg->off = 0;
1339                 dst_reg->range = 0;
1340         }
1341         return 0;
1342 }
1343
1344 static int evaluate_reg_alu(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1345 {
1346         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1347         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1348         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1349         s64 imm_log2;
1350
1351         /* for type == UNKNOWN_VALUE:
1352          * imm > 0 -> number of zero upper bits
1353          * imm == 0 -> don't track which is the same as all bits can be non-zero
1354          */
1355
1356         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1357                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1358
1359                 if (src_reg->type == UNKNOWN_VALUE && src_reg->imm > 0 &&
1360                     dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1361                         /* dreg += sreg
1362                          * where both have zero upper bits. Adding them
1363                          * can only result making one more bit non-zero
1364                          * in the larger value.
1365                          * Ex. 0xffff (imm=48) + 1 (imm=63) = 0x10000 (imm=47)
1366                          *     0xffff (imm=48) + 0xffff = 0x1fffe (imm=47)
1367                          */
1368                         dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, src_reg->imm);
1369                         dst_reg->imm--;
1370                         return 0;
1371                 }
1372                 if (src_reg->type == CONST_IMM && src_reg->imm > 0 &&
1373                     dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1374                         /* dreg += sreg
1375                          * where dreg has zero upper bits and sreg is const.
1376                          * Adding them can only result making one more bit
1377                          * non-zero in the larger value.
1378                          */
1379                         imm_log2 = __ilog2_u64((long long)src_reg->imm);
1380                         dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, 63 - imm_log2);
1381                         dst_reg->imm--;
1382                         return 0;
1383                 }
1384                 /* all other cases non supported yet, just mark dst_reg */
1385                 dst_reg->imm = 0;
1386                 return 0;
1387         }
1388
1389         /* sign extend 32-bit imm into 64-bit to make sure that
1390          * negative values occupy bit 63. Note ilog2() would have
1391          * been incorrect, since sizeof(insn->imm) == 4
1392          */
1393         imm_log2 = __ilog2_u64((long long)insn->imm);
1394
1395         if (dst_reg->imm && opcode == BPF_LSH) {
1396                 /* reg <<= imm
1397                  * if reg was a result of 2 byte load, then its imm == 48
1398                  * which means that upper 48 bits are zero and shifting this reg
1399                  * left by 4 would mean that upper 44 bits are still zero
1400                  */
1401                 dst_reg->imm -= insn->imm;
1402         } else if (dst_reg->imm && opcode == BPF_MUL) {
1403                 /* reg *= imm
1404                  * if multiplying by 14 subtract 4
1405                  * This is conservative calculation of upper zero bits.
1406                  * It's not trying to special case insn->imm == 1 or 0 cases
1407                  */
1408                 dst_reg->imm -= imm_log2 + 1;
1409         } else if (opcode == BPF_AND) {
1410                 /* reg &= imm */
1411                 dst_reg->imm = 63 - imm_log2;
1412         } else if (dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1413                 /* reg += imm */
1414                 dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, 63 - imm_log2);
1415                 dst_reg->imm--;
1416         } else if (opcode == BPF_RSH) {
1417                 /* reg >>= imm
1418                  * which means that after right shift, upper bits will be zero
1419                  * note that verifier already checked that
1420                  * 0 <= imm < 64 for shift insn
1421                  */
1422                 dst_reg->imm += insn->imm;
1423                 if (unlikely(dst_reg->imm > 64))
1424                         /* some dumb code did:
1425                          * r2 = *(u32 *)mem;
1426                          * r2 >>= 32;
1427                          * and all bits are zero now */
1428                         dst_reg->imm = 64;
1429         } else {
1430                 /* all other alu ops, means that we don't know what will
1431                  * happen to the value, mark it with unknown number of zero bits
1432                  */
1433                 dst_reg->imm = 0;
1434         }
1435
1436         if (dst_reg->imm < 0) {
1437                 /* all 64 bits of the register can contain non-zero bits
1438                  * and such value cannot be added to ptr_to_packet, since it
1439                  * may overflow, mark it as unknown to avoid further eval
1440                  */
1441                 dst_reg->imm = 0;
1442         }
1443         return 0;
1444 }
1445
1446 static int evaluate_reg_imm_alu(struct bpf_verifier_env *env,
1447                                 struct bpf_insn *insn)
1448 {
1449         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1450         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1451         struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1452         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1453
1454         /* dst_reg->type == CONST_IMM here, simulate execution of 'add' insn.
1455          * Don't care about overflow or negative values, just add them
1456          */
1457         if (opcode == BPF_ADD && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K)
1458                 dst_reg->imm += insn->imm;
1459         else if (opcode == BPF_ADD && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1460                  src_reg->type == CONST_IMM)
1461                 dst_reg->imm += src_reg->imm;
1462         else
1463                 mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1464         return 0;
1465 }
1466
1467 static void check_reg_overflow(struct bpf_reg_state *reg)
1468 {
1469         if (reg->max_value > BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1470                 reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1471         if ((s64)reg->min_value < BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1472                 reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1473 }
1474
1475 static void adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1476                                     struct bpf_insn *insn)
1477 {
1478         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg;
1479         u64 min_val = BPF_REGISTER_MIN_RANGE, max_val = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1480         bool min_set = false, max_set = false;
1481         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1482
1483         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1484         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1485                 check_reg_overflow(&regs[insn->src_reg]);
1486                 min_val = regs[insn->src_reg].min_value;
1487                 max_val = regs[insn->src_reg].max_value;
1488
1489                 /* If the source register is a random pointer then the
1490                  * min_value/max_value values represent the range of the known
1491                  * accesses into that value, not the actual min/max value of the
1492                  * register itself.  In this case we have to reset the reg range
1493                  * values so we know it is not safe to look at.
1494                  */
1495                 if (regs[insn->src_reg].type != CONST_IMM &&
1496                     regs[insn->src_reg].type != UNKNOWN_VALUE) {
1497                         min_val = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1498                         max_val = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1499                 }
1500         } else if (insn->imm < BPF_REGISTER_MAX_RANGE &&
1501                    (s64)insn->imm > BPF_REGISTER_MIN_RANGE) {
1502                 min_val = max_val = insn->imm;
1503                 min_set = max_set = true;
1504         }
1505
1506         /* We don't know anything about what was done to this register, mark it
1507          * as unknown.
1508          */
1509         if (min_val == BPF_REGISTER_MIN_RANGE &&
1510             max_val == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) {
1511                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1512                 return;
1513         }
1514
1515         switch (opcode) {
1516         case BPF_ADD:
1517                 dst_reg->min_value += min_val;
1518                 dst_reg->max_value += max_val;
1519                 break;
1520         case BPF_SUB:
1521                 dst_reg->min_value -= min_val;
1522                 dst_reg->max_value -= max_val;
1523                 break;
1524         case BPF_MUL:
1525                 dst_reg->min_value *= min_val;
1526                 dst_reg->max_value *= max_val;
1527                 break;
1528         case BPF_AND:
1529                 /* & is special since it could end up with 0 bits set. */
1530                 dst_reg->min_value &= min_val;
1531                 dst_reg->max_value = max_val;
1532                 break;
1533         case BPF_LSH:
1534                 /* Gotta have special overflow logic here, if we're shifting
1535                  * more than MAX_RANGE then just assume we have an invalid
1536                  * range.
1537                  */
1538                 if (min_val > ilog2(BPF_REGISTER_MAX_RANGE))
1539                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1540                 else
1541                         dst_reg->min_value <<= min_val;
1542
1543                 if (max_val > ilog2(BPF_REGISTER_MAX_RANGE))
1544                         dst_reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1545                 else
1546                         dst_reg->max_value <<= max_val;
1547                 break;
1548         case BPF_RSH:
1549                 dst_reg->min_value >>= min_val;
1550                 dst_reg->max_value >>= max_val;
1551                 break;
1552         case BPF_MOD:
1553                 /* % is special since it is an unsigned modulus, so the floor
1554                  * will always be 0.
1555                  */
1556                 dst_reg->min_value = 0;
1557                 dst_reg->max_value = max_val - 1;
1558                 break;
1559         default:
1560                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1561                 break;
1562         }
1563
1564         check_reg_overflow(dst_reg);
1565 }
1566
1567 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
1568 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1569 {
1570         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg;
1571         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1572         int err;
1573
1574         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
1575                 if (opcode == BPF_NEG) {
1576                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
1577                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
1578                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
1579                                 verbose("BPF_NEG uses reserved fields\n");
1580                                 return -EINVAL;
1581                         }
1582                 } else {
1583                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
1584                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64)) {
1585                                 verbose("BPF_END uses reserved fields\n");
1586                                 return -EINVAL;
1587                         }
1588                 }
1589
1590                 /* check src operand */
1591                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1592                 if (err)
1593                         return err;
1594
1595                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
1596                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
1597                                 insn->dst_reg);
1598                         return -EACCES;
1599                 }
1600
1601                 /* check dest operand */
1602                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
1603                 if (err)
1604                         return err;
1605
1606         } else if (opcode == BPF_MOV) {
1607
1608                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1609                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
1610                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
1611                                 return -EINVAL;
1612                         }
1613
1614                         /* check src operand */
1615                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1616                         if (err)
1617                                 return err;
1618                 } else {
1619                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
1620                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
1621                                 return -EINVAL;
1622                         }
1623                 }
1624
1625                 /* check dest operand */
1626                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
1627                 if (err)
1628                         return err;
1629
1630                 /* we are setting our register to something new, we need to
1631                  * reset its range values.
1632                  */
1633                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1634
1635                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1636                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
1637                                 /* case: R1 = R2
1638                                  * copy register state to dest reg
1639                                  */
1640                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
1641                         } else {
1642                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1643                                         verbose("R%d partial copy of pointer\n",
1644                                                 insn->src_reg);
1645                                         return -EACCES;
1646                                 }
1647                                 regs[insn->dst_reg].type = UNKNOWN_VALUE;
1648                                 regs[insn->dst_reg].map_ptr = NULL;
1649                         }
1650                 } else {
1651                         /* case: R = imm
1652                          * remember the value we stored into this reg
1653                          */
1654                         regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
1655                         regs[insn->dst_reg].imm = insn->imm;
1656                         regs[insn->dst_reg].max_value = insn->imm;
1657                         regs[insn->dst_reg].min_value = insn->imm;
1658                 }
1659
1660         } else if (opcode > BPF_END) {
1661                 verbose("invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
1662                 return -EINVAL;
1663
1664         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
1665
1666                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1667                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
1668                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
1669                                 return -EINVAL;
1670                         }
1671                         /* check src1 operand */
1672                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1673                         if (err)
1674                                 return err;
1675                 } else {
1676                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
1677                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
1678                                 return -EINVAL;
1679                         }
1680                 }
1681
1682                 /* check src2 operand */
1683                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1684                 if (err)
1685                         return err;
1686
1687                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
1688                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
1689                         verbose("div by zero\n");
1690                         return -EINVAL;
1691                 }
1692
1693                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
1694                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1695                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
1696
1697                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
1698                                 verbose("invalid shift %d\n", insn->imm);
1699                                 return -EINVAL;
1700                         }
1701                 }
1702
1703                 /* check dest operand */
1704                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
1705                 if (err)
1706                         return err;
1707
1708                 dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1709
1710                 /* first we want to adjust our ranges. */
1711                 adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
1712
1713                 /* pattern match 'bpf_add Rx, imm' instruction */
1714                 if (opcode == BPF_ADD && BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
1715                     dst_reg->type == FRAME_PTR && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1716                         dst_reg->type = PTR_TO_STACK;
1717                         dst_reg->imm = insn->imm;
1718                         return 0;
1719                 } else if (opcode == BPF_ADD &&
1720                            BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
1721                            (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET ||
1722                             (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1723                              regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET))) {
1724                         /* ptr_to_packet += K|X */
1725                         return check_packet_ptr_add(env, insn);
1726                 } else if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
1727                            dst_reg->type == UNKNOWN_VALUE &&
1728                            env->allow_ptr_leaks) {
1729                         /* unknown += K|X */
1730                         return evaluate_reg_alu(env, insn);
1731                 } else if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
1732                            dst_reg->type == CONST_IMM &&
1733                            env->allow_ptr_leaks) {
1734                         /* reg_imm += K|X */
1735                         return evaluate_reg_imm_alu(env, insn);
1736                 } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
1737                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
1738                                 insn->dst_reg);
1739                         return -EACCES;
1740                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1741                            is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1742                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
1743                                 insn->src_reg);
1744                         return -EACCES;
1745                 }
1746
1747                 /* If we did pointer math on a map value then just set it to our
1748                  * PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ type so we can deal with any stores or
1749                  * loads to this register appropriately, otherwise just mark the
1750                  * register as unknown.
1751                  */
1752                 if (env->allow_ptr_leaks &&
1753                     (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
1754                      dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ))
1755                         dst_reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ;
1756                 else
1757                         mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1758         }
1759
1760         return 0;
1761 }
1762
1763 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *state,
1764                                    struct bpf_reg_state *dst_reg)
1765 {
1766         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1767         int i;
1768
1769         /* LLVM can generate two kind of checks:
1770          *
1771          * Type 1:
1772          *
1773          *   r2 = r3;
1774          *   r2 += 8;
1775          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
1776          *   <access okay>
1777          *
1778          *   Where:
1779          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
1780          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
1781          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
1782          *
1783          * Type 2:
1784          *
1785          *   r2 = r3;
1786          *   r2 += 8;
1787          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
1788          *   <handle exception>
1789          *
1790          *   Where:
1791          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
1792          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
1793          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
1794          *
1795          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
1796          * so that range of bytes [r3, r3 + 8) is safe to access.
1797          */
1798
1799         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1800                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET && regs[i].id == dst_reg->id)
1801                         regs[i].range = dst_reg->off;
1802
1803         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
1804                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
1805                         continue;
1806                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
1807                 if (reg->type == PTR_TO_PACKET && reg->id == dst_reg->id)
1808                         reg->range = dst_reg->off;
1809         }
1810 }
1811
1812 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
1813  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
1814  * simply doing a BPF_K check.
1815  */
1816 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
1817                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
1818                             u8 opcode)
1819 {
1820         switch (opcode) {
1821         case BPF_JEQ:
1822                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
1823                  * true then we know for sure.
1824                  */
1825                 true_reg->max_value = true_reg->min_value = val;
1826                 break;
1827         case BPF_JNE:
1828                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
1829                  * we know the value for sure;
1830                  */
1831                 false_reg->max_value = false_reg->min_value = val;
1832                 break;
1833         case BPF_JGT:
1834                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
1835                 false_reg->min_value = 0;
1836         case BPF_JSGT:
1837                 /* If this is false then we know the maximum val is val,
1838                  * otherwise we know the min val is val+1.
1839                  */
1840                 false_reg->max_value = val;
1841                 true_reg->min_value = val + 1;
1842                 break;
1843         case BPF_JGE:
1844                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
1845                 false_reg->min_value = 0;
1846         case BPF_JSGE:
1847                 /* If this is false then we know the maximum value is val - 1,
1848                  * otherwise we know the mimimum value is val.
1849                  */
1850                 false_reg->max_value = val - 1;
1851                 true_reg->min_value = val;
1852                 break;
1853         default:
1854                 break;
1855         }
1856
1857         check_reg_overflow(false_reg);
1858         check_reg_overflow(true_reg);
1859 }
1860
1861 /* Same as above, but for the case that dst_reg is a CONST_IMM reg and src_reg
1862  * is the variable reg.
1863  */
1864 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
1865                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
1866                                 u8 opcode)
1867 {
1868         switch (opcode) {
1869         case BPF_JEQ:
1870                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
1871                  * true then we know for sure.
1872                  */
1873                 true_reg->max_value = true_reg->min_value = val;
1874                 break;
1875         case BPF_JNE:
1876                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
1877                  * we know the value for sure;
1878                  */
1879                 false_reg->max_value = false_reg->min_value = val;
1880                 break;
1881         case BPF_JGT:
1882                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
1883                 true_reg->min_value = 0;
1884         case BPF_JSGT:
1885                 /*
1886                  * If this is false, then the val is <= the register, if it is
1887                  * true the register <= to the val.
1888                  */
1889                 false_reg->min_value = val;
1890                 true_reg->max_value = val - 1;
1891                 break;
1892         case BPF_JGE:
1893                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
1894                 true_reg->min_value = 0;
1895         case BPF_JSGE:
1896                 /* If this is false then constant < register, if it is true then
1897                  * the register < constant.
1898                  */
1899                 false_reg->min_value = val + 1;
1900                 true_reg->max_value = val;
1901                 break;
1902         default:
1903                 break;
1904         }
1905
1906         check_reg_overflow(false_reg);
1907         check_reg_overflow(true_reg);
1908 }
1909
1910 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
1911                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
1912 {
1913         struct bpf_verifier_state *other_branch, *this_branch = &env->cur_state;
1914         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->regs, *dst_reg;
1915         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1916         int err;
1917
1918         if (opcode > BPF_EXIT) {
1919                 verbose("invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
1920                 return -EINVAL;
1921         }
1922
1923         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1924                 if (insn->imm != 0) {
1925                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
1926                         return -EINVAL;
1927                 }
1928
1929                 /* check src1 operand */
1930                 err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1931                 if (err)
1932                         return err;
1933
1934                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1935                         verbose("R%d pointer comparison prohibited\n",
1936                                 insn->src_reg);
1937                         return -EACCES;
1938                 }
1939         } else {
1940                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
1941                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
1942                         return -EINVAL;
1943                 }
1944         }
1945
1946         /* check src2 operand */
1947         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1948         if (err)
1949                 return err;
1950
1951         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1952
1953         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
1954         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
1955             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
1956             dst_reg->type == CONST_IMM && dst_reg->imm == insn->imm) {
1957                 if (opcode == BPF_JEQ) {
1958                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
1959                          * only follow the goto, ignore fall-through
1960                          */
1961                         *insn_idx += insn->off;
1962                         return 0;
1963                 } else {
1964                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
1965                          * only follow fall-through branch, since
1966                          * that's where the program will go
1967                          */
1968                         return 0;
1969                 }
1970         }
1971
1972         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
1973         if (!other_branch)
1974                 return -EFAULT;
1975
1976         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
1977          * our min/max values for our dst register.
1978          */
1979         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1980                 if (regs[insn->src_reg].type == CONST_IMM)
1981                         reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
1982                                         dst_reg, regs[insn->src_reg].imm,
1983                                         opcode);
1984                 else if (dst_reg->type == CONST_IMM)
1985                         reg_set_min_max_inv(&other_branch->regs[insn->src_reg],
1986                                             &regs[insn->src_reg], dst_reg->imm,
1987                                             opcode);
1988         } else {
1989                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
1990                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
1991         }
1992
1993         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
1994         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
1995             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
1996             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1997                 if (opcode == BPF_JEQ) {
1998                         /* next fallthrough insn can access memory via
1999                          * this register
2000                          */
2001                         regs[insn->dst_reg].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
2002                         /* branch targer cannot access it, since reg == 0 */
2003                         mark_reg_unknown_value(other_branch->regs,
2004                                                insn->dst_reg);
2005                 } else {
2006                         other_branch->regs[insn->dst_reg].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
2007                         mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
2008                 }
2009         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGT &&
2010                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2011                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2012                 find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg);
2013         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGE &&
2014                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2015                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2016                 find_good_pkt_pointers(other_branch, &regs[insn->src_reg]);
2017         } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2018                 verbose("R%d pointer comparison prohibited\n", insn->dst_reg);
2019                 return -EACCES;
2020         }
2021         if (log_level)
2022                 print_verifier_state(this_branch);
2023         return 0;
2024 }
2025
2026 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
2027 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
2028 {
2029         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
2030
2031         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
2032 }
2033
2034 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
2035 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2036 {
2037         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2038         int err;
2039
2040         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
2041                 verbose("invalid BPF_LD_IMM insn\n");
2042                 return -EINVAL;
2043         }
2044         if (insn->off != 0) {
2045                 verbose("BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
2046                 return -EINVAL;
2047         }
2048
2049         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
2050         if (err)
2051                 return err;
2052
2053         if (insn->src_reg == 0) {
2054                 /* generic move 64-bit immediate into a register,
2055                  * only analyzer needs to collect the ld_imm value.
2056                  */
2057                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
2058
2059                 if (!env->analyzer_ops)
2060                         return 0;
2061
2062                 regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
2063                 regs[insn->dst_reg].imm = imm;
2064                 return 0;
2065         }
2066
2067         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
2068         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
2069
2070         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
2071         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
2072         return 0;
2073 }
2074
2075 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
2076 {
2077         switch (type) {
2078         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
2079         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2080         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2081                 return true;
2082         default:
2083                 return false;
2084         }
2085 }
2086
2087 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
2088  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
2089  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
2090  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
2091  *
2092  * Implicit input:
2093  *   ctx == skb == R6 == CTX
2094  *
2095  * Explicit input:
2096  *   SRC == any register
2097  *   IMM == 32-bit immediate
2098  *
2099  * Output:
2100  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
2101  */
2102 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2103 {
2104         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2105         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
2106         struct bpf_reg_state *reg;
2107         int i, err;
2108
2109         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
2110                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
2111                 return -EINVAL;
2112         }
2113
2114         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2115             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
2116             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
2117                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
2118                 return -EINVAL;
2119         }
2120
2121         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
2122         err = check_reg_arg(regs, BPF_REG_6, SRC_OP);
2123         if (err)
2124                 return err;
2125
2126         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
2127                 verbose("at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
2128                 return -EINVAL;
2129         }
2130
2131         if (mode == BPF_IND) {
2132                 /* check explicit source operand */
2133                 err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2134                 if (err)
2135                         return err;
2136         }
2137
2138         /* reset caller saved regs to unreadable */
2139         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
2140                 reg = regs + caller_saved[i];
2141                 reg->type = NOT_INIT;
2142                 reg->imm = 0;
2143         }
2144
2145         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
2146          * the value fetched from the packet
2147          */
2148         regs[BPF_REG_0].type = UNKNOWN_VALUE;
2149         return 0;
2150 }
2151
2152 /* non-recursive DFS pseudo code
2153  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
2154  * 2      label v as discovered
2155  * 3      let S be a stack
2156  * 4      S.push(v)
2157  * 5      while S is not empty
2158  * 6            t <- S.pop()
2159  * 7            if t is what we're looking for:
2160  * 8                return t
2161  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
2162  * 10               if edge e is already labelled
2163  * 11                   continue with the next edge
2164  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
2165  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
2166  * 14                   label e as tree-edge
2167  * 15                   label w as discovered
2168  * 16                   S.push(w)
2169  * 17                   continue at 5
2170  * 18               else if vertex w is discovered
2171  * 19                   label e as back-edge
2172  * 20               else
2173  * 21                   // vertex w is explored
2174  * 22                   label e as forward- or cross-edge
2175  * 23           label t as explored
2176  * 24           S.pop()
2177  *
2178  * convention:
2179  * 0x10 - discovered
2180  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
2181  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
2182  * 0x20 - explored
2183  */
2184
2185 enum {
2186         DISCOVERED = 0x10,
2187         EXPLORED = 0x20,
2188         FALLTHROUGH = 1,
2189         BRANCH = 2,
2190 };
2191
2192 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
2193
2194 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
2195 static int cur_stack;   /* current stack index */
2196 static int *insn_state;
2197
2198 /* t, w, e - match pseudo-code above:
2199  * t - index of current instruction
2200  * w - next instruction
2201  * e - edge
2202  */
2203 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
2204 {
2205         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
2206                 return 0;
2207
2208         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
2209                 return 0;
2210
2211         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
2212                 verbose("jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
2213                 return -EINVAL;
2214         }
2215
2216         if (e == BRANCH)
2217                 /* mark branch target for state pruning */
2218                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
2219
2220         if (insn_state[w] == 0) {
2221                 /* tree-edge */
2222                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
2223                 insn_state[w] = DISCOVERED;
2224                 if (cur_stack >= env->prog->len)
2225                         return -E2BIG;
2226                 insn_stack[cur_stack++] = w;
2227                 return 1;
2228         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
2229                 verbose("back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
2230                 return -EINVAL;
2231         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
2232                 /* forward- or cross-edge */
2233                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
2234         } else {
2235                 verbose("insn state internal bug\n");
2236                 return -EFAULT;
2237         }
2238         return 0;
2239 }
2240
2241 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
2242  * loop == back-edge in directed graph
2243  */
2244 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
2245 {
2246         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
2247         int insn_cnt = env->prog->len;
2248         int ret = 0;
2249         int i, t;
2250
2251         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
2252         if (!insn_state)
2253                 return -ENOMEM;
2254
2255         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
2256         if (!insn_stack) {
2257                 kfree(insn_state);
2258                 return -ENOMEM;
2259         }
2260
2261         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
2262         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
2263         cur_stack = 1;
2264
2265 peek_stack:
2266         if (cur_stack == 0)
2267                 goto check_state;
2268         t = insn_stack[cur_stack - 1];
2269
2270         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
2271                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
2272
2273                 if (opcode == BPF_EXIT) {
2274                         goto mark_explored;
2275                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
2276                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2277                         if (ret == 1)
2278                                 goto peek_stack;
2279                         else if (ret < 0)
2280                                 goto err_free;
2281                         if (t + 1 < insn_cnt)
2282                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
2283                 } else if (opcode == BPF_JA) {
2284                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
2285                                 ret = -EINVAL;
2286                                 goto err_free;
2287                         }
2288                         /* unconditional jump with single edge */
2289                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
2290                                         FALLTHROUGH, env);
2291                         if (ret == 1)
2292                                 goto peek_stack;
2293                         else if (ret < 0)
2294                                 goto err_free;
2295                         /* tell verifier to check for equivalent states
2296                          * after every call and jump
2297                          */
2298                         if (t + 1 < insn_cnt)
2299                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
2300                 } else {
2301                         /* conditional jump with two edges */
2302                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2303                         if (ret == 1)
2304                                 goto peek_stack;
2305                         else if (ret < 0)
2306                                 goto err_free;
2307
2308                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
2309                         if (ret == 1)
2310                                 goto peek_stack;
2311                         else if (ret < 0)
2312                                 goto err_free;
2313                 }
2314         } else {
2315                 /* all other non-branch instructions with single
2316                  * fall-through edge
2317                  */
2318                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2319                 if (ret == 1)
2320                         goto peek_stack;
2321                 else if (ret < 0)
2322                         goto err_free;
2323         }
2324
2325 mark_explored:
2326         insn_state[t] = EXPLORED;
2327         if (cur_stack-- <= 0) {
2328                 verbose("pop stack internal bug\n");
2329                 ret = -EFAULT;
2330                 goto err_free;
2331         }
2332         goto peek_stack;
2333
2334 check_state:
2335         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
2336                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
2337                         verbose("unreachable insn %d\n", i);
2338                         ret = -EINVAL;
2339                         goto err_free;
2340                 }
2341         }
2342         ret = 0; /* cfg looks good */
2343
2344 err_free:
2345         kfree(insn_state);
2346         kfree(insn_stack);
2347         return ret;
2348 }
2349
2350 /* the following conditions reduce the number of explored insns
2351  * from ~140k to ~80k for ultra large programs that use a lot of ptr_to_packet
2352  */
2353 static bool compare_ptrs_to_packet(struct bpf_reg_state *old,
2354                                    struct bpf_reg_state *cur)
2355 {
2356         if (old->id != cur->id)
2357                 return false;
2358
2359         /* old ptr_to_packet is more conservative, since it allows smaller
2360          * range. Ex:
2361          * old(off=0,r=10) is equal to cur(off=0,r=20), because
2362          * old(off=0,r=10) means that with range=10 the verifier proceeded
2363          * further and found no issues with the program. Now we're in the same
2364          * spot with cur(off=0,r=20), so we're safe too, since anything further
2365          * will only be looking at most 10 bytes after this pointer.
2366          */
2367         if (old->off == cur->off && old->range < cur->range)
2368                 return true;
2369
2370         /* old(off=20,r=10) is equal to cur(off=22,re=22 or 5 or 0)
2371          * since both cannot be used for packet access and safe(old)
2372          * pointer has smaller off that could be used for further
2373          * 'if (ptr > data_end)' check
2374          * Ex:
2375          * old(off=20,r=10) and cur(off=22,r=22) and cur(off=22,r=0) mean
2376          * that we cannot access the packet.
2377          * The safe range is:
2378          * [ptr, ptr + range - off)
2379          * so whenever off >=range, it means no safe bytes from this pointer.
2380          * When comparing old->off <= cur->off, it means that older code
2381          * went with smaller offset and that offset was later
2382          * used to figure out the safe range after 'if (ptr > data_end)' check
2383          * Say, 'old' state was explored like:
2384          * ... R3(off=0, r=0)
2385          * R4 = R3 + 20
2386          * ... now R4(off=20,r=0)  <-- here
2387          * if (R4 > data_end)
2388          * ... R4(off=20,r=20), R3(off=0,r=20) and R3 can be used to access.
2389          * ... the code further went all the way to bpf_exit.
2390          * Now the 'cur' state at the mark 'here' has R4(off=30,r=0).
2391          * old_R4(off=20,r=0) equal to cur_R4(off=30,r=0), since if the verifier
2392          * goes further, such cur_R4 will give larger safe packet range after
2393          * 'if (R4 > data_end)' and all further insn were already good with r=20,
2394          * so they will be good with r=30 and we can prune the search.
2395          */
2396         if (old->off <= cur->off &&
2397             old->off >= old->range && cur->off >= cur->range)
2398                 return true;
2399
2400         return false;
2401 }
2402
2403 /* compare two verifier states
2404  *
2405  * all states stored in state_list are known to be valid, since
2406  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
2407  *
2408  * this function is called when verifier exploring different branches of
2409  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
2410  * more strict register state and more strict stack state then this execution
2411  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
2412  * concluded that more strict state leads to valid finish.
2413  *
2414  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
2415  * and explored stack state is more conservative than the current one.
2416  * Example:
2417  *       explored                   current
2418  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
2419  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
2420  *
2421  * In other words if current stack state (one being explored) has more
2422  * valid slots than old one that already passed validation, it means
2423  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
2424  *
2425  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
2426  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
2427  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
2428  */
2429 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
2430                          struct bpf_verifier_state *old,
2431                          struct bpf_verifier_state *cur)
2432 {
2433         struct bpf_reg_state *rold, *rcur;
2434         int i;
2435
2436         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
2437                 rold = &old->regs[i];
2438                 rcur = &cur->regs[i];
2439
2440                 if (memcmp(rold, rcur, sizeof(*rold)) == 0)
2441                         continue;
2442
2443                 /* If the ranges were not the same, but everything else was and
2444                  * we didn't do a variable access into a map then we are a-ok.
2445                  */
2446                 if (!env->varlen_map_value_access &&
2447                     rold->type == rcur->type && rold->imm == rcur->imm)
2448                         continue;
2449
2450                 if (rold->type == NOT_INIT ||
2451                     (rold->type == UNKNOWN_VALUE && rcur->type != NOT_INIT))
2452                         continue;
2453
2454                 if (rold->type == PTR_TO_PACKET && rcur->type == PTR_TO_PACKET &&
2455                     compare_ptrs_to_packet(rold, rcur))
2456                         continue;
2457
2458                 return false;
2459         }
2460
2461         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i++) {
2462                 if (old->stack_slot_type[i] == STACK_INVALID)
2463                         continue;
2464                 if (old->stack_slot_type[i] != cur->stack_slot_type[i])
2465                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
2466                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
2467                          * this verifier states are not equivalent,
2468                          * return false to continue verification of this path
2469                          */
2470                         return false;
2471                 if (i % BPF_REG_SIZE)
2472                         continue;
2473                 if (memcmp(&old->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
2474                            &cur->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
2475                            sizeof(old->spilled_regs[0])))
2476                         /* when explored and current stack slot types are
2477                          * the same, check that stored pointers types
2478                          * are the same as well.
2479                          * Ex: explored safe path could have stored
2480                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .imm = -8}
2481                          * but current path has stored:
2482                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .imm = -16}
2483                          * such verifier states are not equivalent.
2484                          * return false to continue verification of this path
2485                          */
2486                         return false;
2487                 else
2488                         continue;
2489         }
2490         return true;
2491 }
2492
2493 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
2494 {
2495         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
2496         struct bpf_verifier_state_list *sl;
2497
2498         sl = env->explored_states[insn_idx];
2499         if (!sl)
2500                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
2501                  * be doing state search here
2502                  */
2503                 return 0;
2504
2505         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
2506                 if (states_equal(env, &sl->state, &env->cur_state))
2507                         /* reached equivalent register/stack state,
2508                          * prune the search
2509                          */
2510                         return 1;
2511                 sl = sl->next;
2512         }
2513
2514         /* there were no equivalent states, remember current one.
2515          * technically the current state is not proven to be safe yet,
2516          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
2517          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
2518          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
2519          */
2520         new_sl = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_USER);
2521         if (!new_sl)
2522                 return -ENOMEM;
2523
2524         /* add new state to the head of linked list */
2525         memcpy(&new_sl->state, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
2526         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
2527         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
2528         return 0;
2529 }
2530
2531 static int ext_analyzer_insn_hook(struct bpf_verifier_env *env,
2532                                   int insn_idx, int prev_insn_idx)
2533 {
2534         if (!env->analyzer_ops || !env->analyzer_ops->insn_hook)
2535                 return 0;
2536
2537         return env->analyzer_ops->insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
2538 }
2539
2540 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
2541 {
2542         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
2543         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
2544         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2545         int insn_cnt = env->prog->len;
2546         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
2547         int insn_processed = 0;
2548         bool do_print_state = false;
2549
2550         init_reg_state(regs);
2551         insn_idx = 0;
2552         env->varlen_map_value_access = false;
2553         for (;;) {
2554                 struct bpf_insn *insn;
2555                 u8 class;
2556                 int err;
2557
2558                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
2559                         verbose("invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
2560                                 insn_idx, insn_cnt);
2561                         return -EFAULT;
2562                 }
2563
2564                 insn = &insns[insn_idx];
2565                 class = BPF_CLASS(insn->code);
2566
2567                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
2568                         verbose("BPF program is too large. Proccessed %d insn\n",
2569                                 insn_processed);
2570                         return -E2BIG;
2571                 }
2572
2573                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
2574                 if (err < 0)
2575                         return err;
2576                 if (err == 1) {
2577                         /* found equivalent state, can prune the search */
2578                         if (log_level) {
2579                                 if (do_print_state)
2580                                         verbose("\nfrom %d to %d: safe\n",
2581                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
2582                                 else
2583                                         verbose("%d: safe\n", insn_idx);
2584                         }
2585                         goto process_bpf_exit;
2586                 }
2587
2588                 if (log_level && do_print_state) {
2589                         verbose("\nfrom %d to %d:", prev_insn_idx, insn_idx);
2590                         print_verifier_state(&env->cur_state);
2591                         do_print_state = false;
2592                 }
2593
2594                 if (log_level) {
2595                         verbose("%d: ", insn_idx);
2596                         print_bpf_insn(insn);
2597                 }
2598
2599                 err = ext_analyzer_insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
2600                 if (err)
2601                         return err;
2602
2603                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
2604                         err = check_alu_op(env, insn);
2605                         if (err)
2606                                 return err;
2607
2608                 } else if (class == BPF_LDX) {
2609                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
2610
2611                         /* check for reserved fields is already done */
2612
2613                         /* check src operand */
2614                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2615                         if (err)
2616                                 return err;
2617
2618                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
2619                         if (err)
2620                                 return err;
2621
2622                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
2623
2624                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
2625                          * the state of dst_reg will be updated by this func
2626                          */
2627                         err = check_mem_access(env, insn->src_reg, insn->off,
2628                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
2629                                                insn->dst_reg);
2630                         if (err)
2631                                 return err;
2632
2633                         reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
2634                         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W &&
2635                             BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
2636                                 insn_idx++;
2637                                 continue;
2638                         }
2639
2640                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
2641
2642                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
2643                                 /* saw a valid insn
2644                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
2645                                  * save type to validate intersecting paths
2646                                  */
2647                                 *prev_src_type = src_reg_type;
2648
2649                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
2650                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
2651                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
2652                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
2653                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
2654                                  * with different pointer types:
2655                                  * src_reg == ctx in one branch and
2656                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
2657                                  * Reject it.
2658                                  */
2659                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
2660                                 return -EINVAL;
2661                         }
2662
2663                 } else if (class == BPF_STX) {
2664                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
2665
2666                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
2667                                 err = check_xadd(env, insn);
2668                                 if (err)
2669                                         return err;
2670                                 insn_idx++;
2671                                 continue;
2672                         }
2673
2674                         /* check src1 operand */
2675                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2676                         if (err)
2677                                 return err;
2678                         /* check src2 operand */
2679                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
2680                         if (err)
2681                                 return err;
2682
2683                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
2684
2685                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
2686                         err = check_mem_access(env, insn->dst_reg, insn->off,
2687                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
2688                                                insn->src_reg);
2689                         if (err)
2690                                 return err;
2691
2692                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
2693
2694                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
2695                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
2696                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
2697                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
2698                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
2699                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
2700                                 return -EINVAL;
2701                         }
2702
2703                 } else if (class == BPF_ST) {
2704                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
2705                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2706                                 verbose("BPF_ST uses reserved fields\n");
2707                                 return -EINVAL;
2708                         }
2709                         /* check src operand */
2710                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
2711                         if (err)
2712                                 return err;
2713
2714                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
2715                         err = check_mem_access(env, insn->dst_reg, insn->off,
2716                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
2717                                                -1);
2718                         if (err)
2719                                 return err;
2720
2721                 } else if (class == BPF_JMP) {
2722                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2723
2724                         if (opcode == BPF_CALL) {
2725                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
2726                                     insn->off != 0 ||
2727                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
2728                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
2729                                         verbose("BPF_CALL uses reserved fields\n");
2730                                         return -EINVAL;
2731                                 }
2732
2733                                 err = check_call(env, insn->imm);
2734                                 if (err)
2735                                         return err;
2736
2737                         } else if (opcode == BPF_JA) {
2738                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
2739                                     insn->imm != 0 ||
2740                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
2741                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
2742                                         verbose("BPF_JA uses reserved fields\n");
2743                                         return -EINVAL;
2744                                 }
2745
2746                                 insn_idx += insn->off + 1;
2747                                 continue;
2748
2749                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
2750                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
2751                                     insn->imm != 0 ||
2752                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
2753                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
2754                                         verbose("BPF_EXIT uses reserved fields\n");
2755                                         return -EINVAL;
2756                                 }
2757
2758                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
2759                                  * to return the value from eBPF program.
2760                                  * Make sure that it's readable at this time
2761                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
2762                                  * something into it earlier
2763                                  */
2764                                 err = check_reg_arg(regs, BPF_REG_0, SRC_OP);
2765                                 if (err)
2766                                         return err;
2767
2768                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
2769                                         verbose("R0 leaks addr as return value\n");
2770                                         return -EACCES;
2771                                 }
2772
2773 process_bpf_exit:
2774                                 insn_idx = pop_stack(env, &prev_insn_idx);
2775                                 if (insn_idx < 0) {
2776                                         break;
2777                                 } else {
2778                                         do_print_state = true;
2779                                         continue;
2780                                 }
2781                         } else {
2782                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
2783                                 if (err)
2784                                         return err;
2785                         }
2786                 } else if (class == BPF_LD) {
2787                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
2788
2789                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
2790                                 err = check_ld_abs(env, insn);
2791                                 if (err)
2792                                         return err;
2793
2794                         } else if (mode == BPF_IMM) {
2795                                 err = check_ld_imm(env, insn);
2796                                 if (err)
2797                                         return err;
2798
2799                                 insn_idx++;
2800                         } else {
2801                                 verbose("invalid BPF_LD mode\n");
2802                                 return -EINVAL;
2803                         }
2804                         reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
2805                 } else {
2806                         verbose("unknown insn class %d\n", class);
2807                         return -EINVAL;
2808                 }
2809
2810                 insn_idx++;
2811         }
2812
2813         verbose("processed %d insns\n", insn_processed);
2814         return 0;
2815 }
2816
2817 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_map *map,
2818                                         struct bpf_prog *prog)
2819
2820 {
2821         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT &&
2822             (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_HASH ||
2823              map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH) &&
2824             (map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC)) {
2825                 verbose("perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
2826                 return -EINVAL;
2827         }
2828         return 0;
2829 }
2830
2831 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
2832  * replace them with actual map pointers
2833  */
2834 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
2835 {
2836         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
2837         int insn_cnt = env->prog->len;
2838         int i, j, err;
2839
2840         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
2841                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
2842                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
2843                         verbose("BPF_LDX uses reserved fields\n");
2844                         return -EINVAL;
2845                 }
2846
2847                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
2848                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
2849                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
2850                         verbose("BPF_STX uses reserved fields\n");
2851                         return -EINVAL;
2852                 }
2853
2854                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
2855                         struct bpf_map *map;
2856                         struct fd f;
2857
2858                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
2859                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
2860                             insn[1].off != 0) {
2861                                 verbose("invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
2862                                 return -EINVAL;
2863                         }
2864
2865                         if (insn->src_reg == 0)
2866                                 /* valid generic load 64-bit imm */
2867                                 goto next_insn;
2868
2869                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
2870                                 verbose("unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
2871                                 return -EINVAL;
2872                         }
2873
2874                         f = fdget(insn->imm);
2875                         map = __bpf_map_get(f);
2876                         if (IS_ERR(map)) {
2877                                 verbose("fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
2878                                         insn->imm);
2879                                 return PTR_ERR(map);
2880                         }
2881
2882                         err = check_map_prog_compatibility(map, env->prog);
2883                         if (err) {
2884                                 fdput(f);
2885                                 return err;
2886                         }
2887
2888                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
2889                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
2890                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
2891
2892                         /* check whether we recorded this map already */
2893                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
2894                                 if (env->used_maps[j] == map) {
2895                                         fdput(f);
2896                                         goto next_insn;
2897                                 }
2898
2899                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
2900                                 fdput(f);
2901                                 return -E2BIG;
2902                         }
2903
2904                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
2905                          * the map will be released by release_maps() or it
2906                          * will be used by the valid program until it's unloaded
2907                          * and all maps are released in free_bpf_prog_info()
2908                          */
2909                         map = bpf_map_inc(map, false);
2910                         if (IS_ERR(map)) {
2911                                 fdput(f);
2912                                 return PTR_ERR(map);
2913                         }
2914                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
2915
2916                         fdput(f);
2917 next_insn:
2918                         insn++;
2919                         i++;
2920                 }
2921         }
2922
2923         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
2924          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
2925          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
2926          */
2927         return 0;
2928 }
2929
2930 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
2931 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
2932 {
2933         int i;
2934
2935         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
2936                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
2937 }
2938
2939 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
2940 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
2941 {
2942         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
2943         int insn_cnt = env->prog->len;
2944         int i;
2945
2946         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
2947                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
2948                         insn->src_reg = 0;
2949 }
2950
2951 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
2952  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
2953  */
2954 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
2955 {
2956         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->prog->aux->ops;
2957         const int insn_cnt = env->prog->len;
2958         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
2959         struct bpf_prog *new_prog;
2960         enum bpf_access_type type;
2961         int i, cnt, delta = 0;
2962
2963         if (ops->gen_prologue) {
2964                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
2965                                         env->prog);
2966                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
2967                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
2968                         return -EINVAL;
2969                 } else if (cnt) {
2970                         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, 0,
2971                                                          insn_buf, cnt);
2972                         if (!new_prog)
2973                                 return -ENOMEM;
2974                         env->prog = new_prog;
2975                         delta += cnt - 1;
2976                 }
2977         }
2978
2979         if (!ops->convert_ctx_access)
2980                 return 0;
2981
2982         insn = env->prog->insnsi + delta;
2983
2984         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
2985                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
2986                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
2987                         type = BPF_READ;
2988                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
2989                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
2990                         type = BPF_WRITE;
2991                 else
2992                         continue;
2993
2994                 if (env->insn_aux_data[i].ptr_type != PTR_TO_CTX)
2995                         continue;
2996
2997                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn->dst_reg, insn->src_reg,
2998                                               insn->off, insn_buf, env->prog);
2999                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
3000                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
3001                         return -EINVAL;
3002                 }
3003
3004                 new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, i + delta, insn_buf,
3005                                                  cnt);
3006                 if (!new_prog)
3007                         return -ENOMEM;
3008
3009                 delta += cnt - 1;
3010
3011                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
3012                 env->prog = new_prog;
3013                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
3014         }
3015
3016         return 0;
3017 }
3018
3019 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
3020 {
3021         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
3022         int i;
3023
3024         if (!env->explored_states)
3025                 return;
3026
3027         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
3028                 sl = env->explored_states[i];
3029
3030                 if (sl)
3031                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3032                                 sln = sl->next;
3033                                 kfree(sl);
3034                                 sl = sln;
3035                         }
3036         }
3037
3038         kfree(env->explored_states);
3039 }
3040
3041 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
3042 {
3043         char __user *log_ubuf = NULL;
3044         struct bpf_verifier_env *env;
3045         int ret = -EINVAL;
3046
3047         if ((*prog)->len <= 0 || (*prog)->len > BPF_MAXINSNS)
3048                 return -E2BIG;
3049
3050         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
3051          * allocate/free it every time bpf_check() is called
3052          */
3053         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
3054         if (!env)
3055                 return -ENOMEM;
3056
3057         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
3058                                      (*prog)->len);
3059         ret = -ENOMEM;
3060         if (!env->insn_aux_data)
3061                 goto err_free_env;
3062         env->prog = *prog;
3063
3064         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
3065         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
3066
3067         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
3068                 /* user requested verbose verifier output
3069                  * and supplied buffer to store the verification trace
3070                  */
3071                 log_level = attr->log_level;
3072                 log_ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
3073                 log_size = attr->log_size;
3074                 log_len = 0;
3075
3076                 ret = -EINVAL;
3077                 /* log_* values have to be sane */
3078                 if (log_size < 128 || log_size > UINT_MAX >> 8 ||
3079                     log_level == 0 || log_ubuf == NULL)
3080                         goto err_unlock;
3081
3082                 ret = -ENOMEM;
3083                 log_buf = vmalloc(log_size);
3084                 if (!log_buf)
3085                         goto err_unlock;
3086         } else {
3087                 log_level = 0;
3088         }
3089
3090         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
3091         if (ret < 0)
3092                 goto skip_full_check;
3093
3094         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
3095                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
3096                                        GFP_USER);
3097         ret = -ENOMEM;
3098         if (!env->explored_states)
3099                 goto skip_full_check;
3100
3101         ret = check_cfg(env);
3102         if (ret < 0)
3103                 goto skip_full_check;
3104
3105         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
3106
3107         ret = do_check(env);
3108
3109 skip_full_check:
3110         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
3111         free_states(env);
3112
3113         if (ret == 0)
3114                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
3115                 ret = convert_ctx_accesses(env);
3116
3117         if (log_level && log_len >= log_size - 1) {
3118                 BUG_ON(log_len >= log_size);
3119                 /* verifier log exceeded user supplied buffer */
3120                 ret = -ENOSPC;
3121                 /* fall through to return what was recorded */
3122         }
3123
3124         /* copy verifier log back to user space including trailing zero */
3125         if (log_level && copy_to_user(log_ubuf, log_buf, log_len + 1) != 0) {
3126                 ret = -EFAULT;
3127                 goto free_log_buf;
3128         }
3129
3130         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
3131                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
3132                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
3133                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
3134                                                           GFP_KERNEL);
3135
3136                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
3137                         ret = -ENOMEM;
3138                         goto free_log_buf;
3139                 }
3140
3141                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
3142                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
3143                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
3144
3145                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
3146                  * bpf_ld_imm64 instructions
3147                  */
3148                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
3149         }
3150
3151 free_log_buf:
3152         if (log_level)
3153                 vfree(log_buf);
3154         if (!env->prog->aux->used_maps)
3155                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
3156                  * them now. Otherwise free_bpf_prog_info() will release them.
3157                  */
3158                 release_maps(env);
3159         *prog = env->prog;
3160 err_unlock:
3161         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
3162         vfree(env->insn_aux_data);
3163 err_free_env:
3164         kfree(env);
3165         return ret;
3166 }
3167
3168 int bpf_analyzer(struct bpf_prog *prog, const struct bpf_ext_analyzer_ops *ops,
3169                  void *priv)
3170 {
3171         struct bpf_verifier_env *env;
3172         int ret;
3173
3174         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
3175         if (!env)
3176                 return -ENOMEM;
3177
3178         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
3179                                      prog->len);
3180         ret = -ENOMEM;
3181         if (!env->insn_aux_data)
3182                 goto err_free_env;
3183         env->prog = prog;
3184         env->analyzer_ops = ops;
3185         env->analyzer_priv = priv;
3186
3187         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
3188         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
3189
3190         log_level = 0;
3191
3192         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
3193                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
3194                                        GFP_KERNEL);
3195         ret = -ENOMEM;
3196         if (!env->explored_states)
3197                 goto skip_full_check;
3198
3199         ret = check_cfg(env);
3200         if (ret < 0)
3201                 goto skip_full_check;
3202
3203         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
3204
3205         ret = do_check(env);
3206
3207 skip_full_check:
3208         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
3209         free_states(env);
3210
3211         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
3212         vfree(env->insn_aux_data);
3213 err_free_env:
3214         kfree(env);
3215         return ret;
3216 }
3217 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_analyzer);