kernel/bpf/verifier.c

   1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
   2  * Copyright (c) 2016 Facebook
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
   6  * License as published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  */
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/types.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/bpf.h>
  17 #include <linux/bpf_verifier.h>
  18 #include <linux/filter.h>
  19 #include <net/netlink.h>
  20 #include <linux/file.h>
  21 #include <linux/vmalloc.h>
  22 #include <linux/stringify.h>
  23
  24 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
  25  * instruction by instruction and updates register/stack state.
  26  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
  27  *
  28  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
  29  * It rejects the following programs:
  30  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
  31  * - if loop is present (detected via back-edge)
  32  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
  33  * - out of bounds or malformed jumps
  34  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
  35  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
  36  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
  37  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
  38  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
  39  *
  40  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
  41  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
  42  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
  43  * copied to R1.
  44  *
  45  * All registers are 64-bit.
  46  * R0 - return register
  47  * R1-R5 argument passing registers
  48  * R6-R9 callee saved registers
  49  * R10 - frame pointer read-only
  50  *
  51  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
  52  * and has type PTR_TO_CTX.
  53  *
  54  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
  55  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
  56  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
  57  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
  58  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
  59  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
  60  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
  61  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
  62  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
  63  *
  64  * Most of the time the registers have UNKNOWN_VALUE type, which
  65  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
  66  * (like pointer plus pointer becomes UNKNOWN_VALUE type)
  67  *
  68  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
  69  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, FRAME_PTR. These are three pointer
  70  * types recognized by check_mem_access() function.
  71  *
  72  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
  73  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
  74  *
  75  * registers used to pass values to function calls are checked against
  76  * function argument constraints.
  77  *
  78  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
  79  * It means that the register type passed to this function must be
  80  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
  81  * 'pointer to map element key'
  82  *
  83  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
  84  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
  85  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
  86  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
  87  *
  88  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
  89  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
  90  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
  91  * the helper function as a pointer to map element key.
  92  *
  93  * On the kernel side the helper function looks like:
  94  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
  95  * {
  96  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
  97  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
  98  *    void *value;
  99  *
 100  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
 101  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
 102  *    the stack of eBPF program.
 103  * }
 104  *
 105  * Corresponding eBPF program may look like:
 106  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
 107  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
 108  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
 109  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
 110  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
 111  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
 112  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
 113  *
 114  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
 115  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
 116  * and were initialized prior to this call.
 117  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
 118  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
 119  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
 120  * returns ether pointer to map value or NULL.
 121  *
 122  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
 123  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
 124  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
 125  * branch. See check_cond_jmp_op().
 126  *
 127  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
 128  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
 129  */
 130
 131 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
 132 struct bpf_verifier_stack_elem {
 133         /* verifer state is 'st'
 134          * before processing instruction 'insn_idx'
 135          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
 136          */
 137         struct bpf_verifier_state st;
 138         int insn_idx;
 139         int prev_insn_idx;
 140         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
 141 };
 142
 143 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      65536
 144 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
 145
 146 struct bpf_call_arg_meta {
 147         struct bpf_map *map_ptr;
 148         bool raw_mode;
 149         bool pkt_access;
 150         int regno;
 151         int access_size;
 152 };
 153
 154 /* verbose verifier prints what it's seeing
 155  * bpf_check() is called under lock, so no race to access these global vars
 156  */
 157 static u32 log_level, log_size, log_len;
 158 static char *log_buf;
 159
 160 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
 161
 162 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
 163  * verbose() is used to dump the verification trace to the log, so the user
 164  * can figure out what's wrong with the program
 165  */
 166 static __printf(1, 2) void verbose(const char *fmt, ...)
 167 {
 168         va_list args;
 169
 170         if (log_level == 0 || log_len >= log_size - 1)
 171                 return;
 172
 173         va_start(args, fmt);
 174         log_len += vscnprintf(log_buf + log_len, log_size - log_len, fmt, args);
 175         va_end(args);
 176 }
 177
 178 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
 179 static const char * const reg_type_str[] = {
 180         [NOT_INIT]              = "?",
 181         [UNKNOWN_VALUE]         = "inv",
 182         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
 183         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
 184         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
 185         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
 186         [PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ]  = "map_value_adj",
 187         [FRAME_PTR]             = "fp",
 188         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
 189         [CONST_IMM]             = "imm",
 190         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
 191         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
 192 };
 193
 194 #define __BPF_FUNC_STR_FN(x) [BPF_FUNC_ ## x] = __stringify(bpf_ ## x)
 195 static const char * const func_id_str[] = {
 196         __BPF_FUNC_MAPPER(__BPF_FUNC_STR_FN)
 197 };
 198 #undef __BPF_FUNC_STR_FN
 199
 200 static const char *func_id_name(int id)
 201 {
 202         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(func_id_str) != __BPF_FUNC_MAX_ID);
 203
 204         if (id >= 0 && id < __BPF_FUNC_MAX_ID && func_id_str[id])
 205                 return func_id_str[id];
 206         else
 207                 return "unknown";
 208 }
 209
 210 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state)
 211 {
 212         struct bpf_reg_state *reg;
 213         enum bpf_reg_type t;
 214         int i;
 215
 216         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 217                 reg = &state->regs[i];
 218                 t = reg->type;
 219                 if (t == NOT_INIT)
 220                         continue;
 221                 verbose(" R%d=%s", i, reg_type_str[t]);
 222                 if (t == CONST_IMM || t == PTR_TO_STACK)
 223                         verbose("%lld", reg->imm);
 224                 else if (t == PTR_TO_PACKET)
 225                         verbose("(id=%d,off=%d,r=%d)",
 226                                 reg->id, reg->off, reg->range);
 227                 else if (t == UNKNOWN_VALUE && reg->imm)
 228                         verbose("%lld", reg->imm);
 229                 else if (t == CONST_PTR_TO_MAP || t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
 230                          t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
 231                          t == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ)
 232                         verbose("(ks=%d,vs=%d,id=%u)",
 233                                 reg->map_ptr->key_size,
 234                                 reg->map_ptr->value_size,
 235                                 reg->id);
 236                 if (reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
 237                         verbose(",min_value=%lld",
 238                                 (long long)reg->min_value);
 239                 if (reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
 240                         verbose(",max_value=%llu",
 241                                 (unsigned long long)reg->max_value);
 242         }
 243         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
 244                 if (state->stack_slot_type[i] == STACK_SPILL)
 245                         verbose(" fp%d=%s", -MAX_BPF_STACK + i,
 246                                 reg_type_str[state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE].type]);
 247         }
 248         verbose("\n");
 249 }
 250
 251 static const char *const bpf_class_string[] = {
 252         [BPF_LD]    = "ld",
 253         [BPF_LDX]   = "ldx",
 254         [BPF_ST]    = "st",
 255         [BPF_STX]   = "stx",
 256         [BPF_ALU]   = "alu",
 257         [BPF_JMP]   = "jmp",
 258         [BPF_RET]   = "BUG",
 259         [BPF_ALU64] = "alu64",
 260 };
 261
 262 static const char *const bpf_alu_string[16] = {
 263         [BPF_ADD >> 4]  = "+=",
 264         [BPF_SUB >> 4]  = "-=",
 265         [BPF_MUL >> 4]  = "*=",
 266         [BPF_DIV >> 4]  = "/=",
 267         [BPF_OR  >> 4]  = "|=",
 268         [BPF_AND >> 4]  = "&=",
 269         [BPF_LSH >> 4]  = "<<=",
 270         [BPF_RSH >> 4]  = ">>=",
 271         [BPF_NEG >> 4]  = "neg",
 272         [BPF_MOD >> 4]  = "%=",
 273         [BPF_XOR >> 4]  = "^=",
 274         [BPF_MOV >> 4]  = "=",
 275         [BPF_ARSH >> 4] = "s>>=",
 276         [BPF_END >> 4]  = "endian",
 277 };
 278
 279 static const char *const bpf_ldst_string[] = {
 280         [BPF_W >> 3]  = "u32",
 281         [BPF_H >> 3]  = "u16",
 282         [BPF_B >> 3]  = "u8",
 283         [BPF_DW >> 3] = "u64",
 284 };
 285
 286 static const char *const bpf_jmp_string[16] = {
 287         [BPF_JA >> 4]   = "jmp",
 288         [BPF_JEQ >> 4]  = "==",
 289         [BPF_JGT >> 4]  = ">",
 290         [BPF_JGE >> 4]  = ">=",
 291         [BPF_JSET >> 4] = "&",
 292         [BPF_JNE >> 4]  = "!=",
 293         [BPF_JSGT >> 4] = "s>",
 294         [BPF_JSGE >> 4] = "s>=",
 295         [BPF_CALL >> 4] = "call",
 296         [BPF_EXIT >> 4] = "exit",
 297 };
 298
 299 static void print_bpf_insn(struct bpf_insn *insn)
 300 {
 301         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
 302
 303         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
 304                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X)
 305                         verbose("(%02x) %sr%d %s %sr%d\n",
 306                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 307                                 insn->dst_reg,
 308                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 309                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 310                                 insn->src_reg);
 311                 else
 312                         verbose("(%02x) %sr%d %s %s%d\n",
 313                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 314                                 insn->dst_reg,
 315                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 316                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 317                                 insn->imm);
 318         } else if (class == BPF_STX) {
 319                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_MEM)
 320                         verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = r%d\n",
 321                                 insn->code,
 322                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 323                                 insn->dst_reg,
 324                                 insn->off, insn->src_reg);
 325                 else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD)
 326                         verbose("(%02x) lock *(%s *)(r%d %+d) += r%d\n",
 327                                 insn->code,
 328                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 329                                 insn->dst_reg, insn->off,
 330                                 insn->src_reg);
 331                 else
 332                         verbose("BUG_%02x\n", insn->code);
 333         } else if (class == BPF_ST) {
 334                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 335                         verbose("BUG_st_%02x\n", insn->code);
 336                         return;
 337                 }
 338                 verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = %d\n",
 339                         insn->code,
 340                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 341                         insn->dst_reg,
 342                         insn->off, insn->imm);
 343         } else if (class == BPF_LDX) {
 344                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 345                         verbose("BUG_ldx_%02x\n", insn->code);
 346                         return;
 347                 }
 348                 verbose("(%02x) r%d = *(%s *)(r%d %+d)\n",
 349                         insn->code, insn->dst_reg,
 350                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 351                         insn->src_reg, insn->off);
 352         } else if (class == BPF_LD) {
 353                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) {
 354                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[%d]\n",
 355                                 insn->code,
 356                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 357                                 insn->imm);
 358                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND) {
 359                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[r%d + %d]\n",
 360                                 insn->code,
 361                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 362                                 insn->src_reg, insn->imm);
 363                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IMM) {
 364                         verbose("(%02x) r%d = 0x%x\n",
 365                                 insn->code, insn->dst_reg, insn->imm);
 366                 } else {
 367                         verbose("BUG_ld_%02x\n", insn->code);
 368                         return;
 369                 }
 370         } else if (class == BPF_JMP) {
 371                 u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
 372
 373                 if (opcode == BPF_CALL) {
 374                         verbose("(%02x) call %s#%d\n", insn->code,
 375                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
 376                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_JA)) {
 377                         verbose("(%02x) goto pc%+d\n",
 378                                 insn->code, insn->off);
 379                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_EXIT)) {
 380                         verbose("(%02x) exit\n", insn->code);
 381                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
 382                         verbose("(%02x) if r%d %s r%d goto pc%+d\n",
 383                                 insn->code, insn->dst_reg,
 384                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 385                                 insn->src_reg, insn->off);
 386                 } else {
 387                         verbose("(%02x) if r%d %s 0x%x goto pc%+d\n",
 388                                 insn->code, insn->dst_reg,
 389                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 390                                 insn->imm, insn->off);
 391                 }
 392         } else {
 393                 verbose("(%02x) %s\n", insn->code, bpf_class_string[class]);
 394         }
 395 }
 396
 397 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx)
 398 {
 399         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 400         int insn_idx;
 401
 402         if (env->head == NULL)
 403                 return -1;
 404
 405         memcpy(&env->cur_state, &env->head->st, sizeof(env->cur_state));
 406         insn_idx = env->head->insn_idx;
 407         if (prev_insn_idx)
 408                 *prev_insn_idx = env->head->prev_insn_idx;
 409         elem = env->head->next;
 410         kfree(env->head);
 411         env->head = elem;
 412         env->stack_size--;
 413         return insn_idx;
 414 }
 415
 416 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
 417                                              int insn_idx, int prev_insn_idx)
 418 {
 419         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 420
 421         elem = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
 422         if (!elem)
 423                 goto err;
 424
 425         memcpy(&elem->st, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
 426         elem->insn_idx = insn_idx;
 427         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
 428         elem->next = env->head;
 429         env->head = elem;
 430         env->stack_size++;
 431         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
 432                 verbose("BPF program is too complex\n");
 433                 goto err;
 434         }
 435         return &elem->st;
 436 err:
 437         /* pop all elements and return */
 438         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
 439         return NULL;
 440 }
 441
 442 #define CALLER_SAVED_REGS 6
 443 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
 444         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
 445 };
 446
 447 static void init_reg_state(struct bpf_reg_state *regs)
 448 {
 449         int i;
 450
 451         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 452                 regs[i].type = NOT_INIT;
 453                 regs[i].imm = 0;
 454                 regs[i].min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
 455                 regs[i].max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
 456         }
 457
 458         /* frame pointer */
 459         regs[BPF_REG_FP].type = FRAME_PTR;
 460
 461         /* 1st arg to a function */
 462         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
 463 }
 464
 465 static void __mark_reg_unknown_value(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 466 {
 467         regs[regno].type = UNKNOWN_VALUE;
 468         regs[regno].id = 0;
 469         regs[regno].imm = 0;
 470 }
 471
 472 static void mark_reg_unknown_value(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 473 {
 474         BUG_ON(regno >= MAX_BPF_REG);
 475         __mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 476 }
 477
 478 static void reset_reg_range_values(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 479 {
 480         regs[regno].min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
 481         regs[regno].max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
 482 }
 483
 484 static void mark_reg_unknown_value_and_range(struct bpf_reg_state *regs,
 485                                              u32 regno)
 486 {
 487         mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 488         reset_reg_range_values(regs, regno);
 489 }
 490
 491 enum reg_arg_type {
 492         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
 493         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
 494         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
 495 };
 496
 497 static int check_reg_arg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno,
 498                          enum reg_arg_type t)
 499 {
 500         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
 501                 verbose("R%d is invalid\n", regno);
 502                 return -EINVAL;
 503         }
 504
 505         if (t == SRC_OP) {
 506                 /* check whether register used as source operand can be read */
 507                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
 508                         verbose("R%d !read_ok\n", regno);
 509                         return -EACCES;
 510                 }
 511         } else {
 512                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
 513                 if (regno == BPF_REG_FP) {
 514                         verbose("frame pointer is read only\n");
 515                         return -EACCES;
 516                 }
 517                 if (t == DST_OP)
 518                         mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 519         }
 520         return 0;
 521 }
 522
 523 static int bpf_size_to_bytes(int bpf_size)
 524 {
 525         if (bpf_size == BPF_W)
 526                 return 4;
 527         else if (bpf_size == BPF_H)
 528                 return 2;
 529         else if (bpf_size == BPF_B)
 530                 return 1;
 531         else if (bpf_size == BPF_DW)
 532                 return 8;
 533         else
 534                 return -EINVAL;
 535 }
 536
 537 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
 538 {
 539         switch (type) {
 540         case PTR_TO_MAP_VALUE:
 541         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
 542         case PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ:
 543         case PTR_TO_STACK:
 544         case PTR_TO_CTX:
 545         case PTR_TO_PACKET:
 546         case PTR_TO_PACKET_END:
 547         case FRAME_PTR:
 548         case CONST_PTR_TO_MAP:
 549                 return true;
 550         default:
 551                 return false;
 552         }
 553 }
 554
 555 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
 556  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
 557  */
 558 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_state *state, int off,
 559                              int size, int value_regno)
 560 {
 561         int i;
 562         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
 563          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
 564          */
 565
 566         if (value_regno >= 0 &&
 567             is_spillable_regtype(state->regs[value_regno].type)) {
 568
 569                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
 570                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 571                         verbose("invalid size of register spill\n");
 572                         return -EACCES;
 573                 }
 574
 575                 /* save register state */
 576                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE] =
 577                         state->regs[value_regno];
 578
 579                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
 580                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_SPILL;
 581         } else {
 582                 /* regular write of data into stack */
 583                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE] =
 584                         (struct bpf_reg_state) {};
 585
 586                 for (i = 0; i < size; i++)
 587                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_MISC;
 588         }
 589         return 0;
 590 }
 591
 592 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_state *state, int off, int size,
 593                             int value_regno)
 594 {
 595         u8 *slot_type;
 596         int i;
 597
 598         slot_type = &state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off];
 599
 600         if (slot_type[0] == STACK_SPILL) {
 601                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 602                         verbose("invalid size of register spill\n");
 603                         return -EACCES;
 604                 }
 605                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
 606                         if (slot_type[i] != STACK_SPILL) {
 607                                 verbose("corrupted spill memory\n");
 608                                 return -EACCES;
 609                         }
 610                 }
 611
 612                 if (value_regno >= 0)
 613                         /* restore register state from stack */
 614                         state->regs[value_regno] =
 615                                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE];
 616                 return 0;
 617         } else {
 618                 for (i = 0; i < size; i++) {
 619                         if (slot_type[i] != STACK_MISC) {
 620                                 verbose("invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
 621                                         off, i, size);
 622                                 return -EACCES;
 623                         }
 624                 }
 625                 if (value_regno >= 0)
 626                         /* have read misc data from the stack */
 627                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 628                                                          value_regno);
 629                 return 0;
 630         }
 631 }
 632
 633 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
 634 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 635                             int size)
 636 {
 637         struct bpf_map *map = env->cur_state.regs[regno].map_ptr;
 638
 639         if (off < 0 || size <= 0 || off + size > map->value_size) {
 640                 verbose("invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
 641                         map->value_size, off, size);
 642                 return -EACCES;
 643         }
 644         return 0;
 645 }
 646
 647 /* check read/write into an adjusted map element */
 648 static int check_map_access_adj(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
 649                                 int off, int size)
 650 {
 651         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 652         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
 653         int err;
 654
 655         /* We adjusted the register to this map value, so we
 656          * need to change off and size to min_value and max_value
 657          * respectively to make sure our theoretical access will be
 658          * safe.
 659          */
 660         if (log_level)
 661                 print_verifier_state(state);
 662         env->varlen_map_value_access = true;
 663         /* The minimum value is only important with signed
 664          * comparisons where we can't assume the floor of a
 665          * value is 0.  If we are using signed variables for our
 666          * index'es we need to make sure that whatever we use
 667          * will have a set floor within our range.
 668          */
 669         if (reg->min_value < 0) {
 670                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
 671                         regno);
 672                 return -EACCES;
 673         }
 674         err = check_map_access(env, regno, reg->min_value + off, size);
 675         if (err) {
 676                 verbose("R%d min value is outside of the array range\n",
 677                         regno);
 678                 return err;
 679         }
 680
 681         /* If we haven't set a max value then we need to bail
 682          * since we can't be sure we won't do bad things.
 683          */
 684         if (reg->max_value == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) {
 685                 verbose("R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
 686                         regno);
 687                 return -EACCES;
 688         }
 689         return check_map_access(env, regno, reg->max_value + off, size);
 690 }
 691
 692 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
 693
 694 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
 695                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
 696                                        enum bpf_access_type t)
 697 {
 698         switch (env->prog->type) {
 699         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
 700         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
 701                 /* dst_input() and dst_output() can't write for now */
 702                 if (t == BPF_WRITE)
 703                         return false;
 704                 /* fallthrough */
 705         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
 706         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
 707         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
 708         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
 709                 if (meta)
 710                         return meta->pkt_access;
 711
 712                 env->seen_direct_write = true;
 713                 return true;
 714         default:
 715                 return false;
 716         }
 717 }
 718
 719 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 720                                int size)
 721 {
 722         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 723         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
 724
 725         off += reg->off;
 726         if (off < 0 || size <= 0 || off + size > reg->range) {
 727                 verbose("invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
 728                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
 729                 return -EACCES;
 730         }
 731         return 0;
 732 }
 733
 734 /* check access to 'struct bpf_context' fields */
 735 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int off, int size,
 736                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
 737 {
 738         /* for analyzer ctx accesses are already validated and converted */
 739         if (env->analyzer_ops)
 740                 return 0;
 741
 742         if (env->prog->aux->ops->is_valid_access &&
 743             env->prog->aux->ops->is_valid_access(off, size, t, reg_type)) {
 744                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
 745                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
 746                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
 747                 return 0;
 748         }
 749
 750         verbose("invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
 751         return -EACCES;
 752 }
 753
 754 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
 755 {
 756         if (env->allow_ptr_leaks)
 757                 return false;
 758
 759         switch (env->cur_state.regs[regno].type) {
 760         case UNKNOWN_VALUE:
 761         case CONST_IMM:
 762                 return false;
 763         default:
 764                 return true;
 765         }
 766 }
 767
 768 static int check_pkt_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
 769                                    int off, int size)
 770 {
 771         if (reg->id && size != 1) {
 772                 verbose("Unknown alignment. Only byte-sized access allowed in packet access.\n");
 773                 return -EACCES;
 774         }
 775
 776         /* skb->data is NET_IP_ALIGN-ed */
 777         if ((NET_IP_ALIGN + reg->off + off) % size != 0) {
 778                 verbose("misaligned packet access off %d+%d+%d size %d\n",
 779                         NET_IP_ALIGN, reg->off, off, size);
 780                 return -EACCES;
 781         }
 782
 783         return 0;
 784 }
 785
 786 static int check_val_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
 787                                    int size)
 788 {
 789         if (size != 1) {
 790                 verbose("Unknown alignment. Only byte-sized access allowed in value access.\n");
 791                 return -EACCES;
 792         }
 793
 794         return 0;
 795 }
 796
 797 static int check_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
 798                                int off, int size)
 799 {
 800         switch (reg->type) {
 801         case PTR_TO_PACKET:
 802                 return IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS) ? 0 :
 803                        check_pkt_ptr_alignment(reg, off, size);
 804         case PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ:
 805                 return IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS) ? 0 :
 806                        check_val_ptr_alignment(reg, size);
 807         default:
 808                 if (off % size != 0) {
 809                         verbose("misaligned access off %d size %d\n",
 810                                 off, size);
 811                         return -EACCES;
 812                 }
 813
 814                 return 0;
 815         }
 816 }
 817
 818 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
 819  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
 820  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
 821  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
 822  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
 823  */
 824 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 825                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
 826                             int value_regno)
 827 {
 828         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 829         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
 830         int size, err = 0;
 831
 832         if (reg->type == PTR_TO_STACK)
 833                 off += reg->imm;
 834
 835         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
 836         if (size < 0)
 837                 return size;
 838
 839         err = check_ptr_alignment(reg, off, size);
 840         if (err)
 841                 return err;
 842
 843         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
 844             reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ) {
 845                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 846                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 847                         verbose("R%d leaks addr into map\n", value_regno);
 848                         return -EACCES;
 849                 }
 850
 851                 if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ)
 852                         err = check_map_access_adj(env, regno, off, size);
 853                 else
 854                         err = check_map_access(env, regno, off, size);
 855                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
 856                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 857                                                          value_regno);
 858
 859         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
 860                 enum bpf_reg_type reg_type = UNKNOWN_VALUE;
 861
 862                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 863                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 864                         verbose("R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
 865                         return -EACCES;
 866                 }
 867                 err = check_ctx_access(env, off, size, t, &reg_type);
 868                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
 869                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 870                                                          value_regno);
 871                         /* note that reg.[id|off|range] == 0 */
 872                         state->regs[value_regno].type = reg_type;
 873                 }
 874
 875         } else if (reg->type == FRAME_PTR || reg->type == PTR_TO_STACK) {
 876                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
 877                         verbose("invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
 878                         return -EACCES;
 879                 }
 880                 if (t == BPF_WRITE) {
 881                         if (!env->allow_ptr_leaks &&
 882                             state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off] == STACK_SPILL &&
 883                             size != BPF_REG_SIZE) {
 884                                 verbose("attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
 885                                 return -EACCES;
 886                         }
 887                         err = check_stack_write(state, off, size, value_regno);
 888                 } else {
 889                         err = check_stack_read(state, off, size, value_regno);
 890                 }
 891         } else if (state->regs[regno].type == PTR_TO_PACKET) {
 892                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
 893                         verbose("cannot write into packet\n");
 894                         return -EACCES;
 895                 }
 896                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 897                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 898                         verbose("R%d leaks addr into packet\n", value_regno);
 899                         return -EACCES;
 900                 }
 901                 err = check_packet_access(env, regno, off, size);
 902                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
 903                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 904                                                          value_regno);
 905         } else {
 906                 verbose("R%d invalid mem access '%s'\n",
 907                         regno, reg_type_str[reg->type]);
 908                 return -EACCES;
 909         }
 910
 911         if (!err && size <= 2 && value_regno >= 0 && env->allow_ptr_leaks &&
 912             state->regs[value_regno].type == UNKNOWN_VALUE) {
 913                 /* 1 or 2 byte load zero-extends, determine the number of
 914                  * zero upper bits. Not doing it fo 4 byte load, since
 915                  * such values cannot be added to ptr_to_packet anyway.
 916                  */
 917                 state->regs[value_regno].imm = 64 - size * 8;
 918         }
 919         return err;
 920 }
 921
 922 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
 923 {
 924         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 925         int err;
 926
 927         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
 928             insn->imm != 0) {
 929                 verbose("BPF_XADD uses reserved fields\n");
 930                 return -EINVAL;
 931         }
 932
 933         /* check src1 operand */
 934         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
 935         if (err)
 936                 return err;
 937
 938         /* check src2 operand */
 939         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
 940         if (err)
 941                 return err;
 942
 943         /* check whether atomic_add can read the memory */
 944         err = check_mem_access(env, insn->dst_reg, insn->off,
 945                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
 946         if (err)
 947                 return err;
 948
 949         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
 950         return check_mem_access(env, insn->dst_reg, insn->off,
 951                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
 952 }
 953
 954 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
 955  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
 956  * and all elements of stack are initialized
 957  */
 958 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
 959                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
 960                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
 961 {
 962         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 963         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
 964         int off, i;
 965
 966         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK) {
 967                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
 968                     regs[regno].type == CONST_IMM &&
 969                     regs[regno].imm  == 0)
 970                         return 0;
 971
 972                 verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
 973                         reg_type_str[regs[regno].type],
 974                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
 975                 return -EACCES;
 976         }
 977
 978         off = regs[regno].imm;
 979         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
 980             access_size <= 0) {
 981                 verbose("invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
 982                         regno, off, access_size);
 983                 return -EACCES;
 984         }
 985
 986         if (meta && meta->raw_mode) {
 987                 meta->access_size = access_size;
 988                 meta->regno = regno;
 989                 return 0;
 990         }
 991
 992         for (i = 0; i < access_size; i++) {
 993                 if (state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] != STACK_MISC) {
 994                         verbose("invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
 995                                 off, i, access_size);
 996                         return -EACCES;
 997                 }
 998         }
 999         return 0;
1000 }
1001
1002 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1003                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
1004                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
1005 {
1006         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1007
1008         switch (regs[regno].type) {
1009         case PTR_TO_PACKET:
1010                 return check_packet_access(env, regno, 0, access_size);
1011         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1012                 return check_map_access(env, regno, 0, access_size);
1013         case PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ:
1014                 return check_map_access_adj(env, regno, 0, access_size);
1015         default: /* const_imm|ptr_to_stack or invalid ptr */
1016                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
1017                                             zero_size_allowed, meta);
1018         }
1019 }
1020
1021 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1022                           enum bpf_arg_type arg_type,
1023                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
1024 {
1025         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *reg = &regs[regno];
1026         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
1027         int err = 0;
1028
1029         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
1030                 return 0;
1031
1032         if (type == NOT_INIT) {
1033                 verbose("R%d !read_ok\n", regno);
1034                 return -EACCES;
1035         }
1036
1037         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
1038                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
1039                         verbose("R%d leaks addr into helper function\n", regno);
1040                         return -EACCES;
1041                 }
1042                 return 0;
1043         }
1044
1045         if (type == PTR_TO_PACKET &&
1046             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
1047                 verbose("helper access to the packet is not allowed\n");
1048                 return -EACCES;
1049         }
1050
1051         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
1052             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1053                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1054                 if (type != PTR_TO_PACKET && type != expected_type)
1055                         goto err_type;
1056         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1057                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1058                 expected_type = CONST_IMM;
1059                 /* One exception. Allow UNKNOWN_VALUE registers when the
1060                  * boundaries are known and don't cause unsafe memory accesses
1061                  */
1062                 if (type != UNKNOWN_VALUE && type != expected_type)
1063                         goto err_type;
1064         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1065                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
1066                 if (type != expected_type)
1067                         goto err_type;
1068         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
1069                 expected_type = PTR_TO_CTX;
1070                 if (type != expected_type)
1071                         goto err_type;
1072         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MEM ||
1073                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM) {
1074                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1075                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
1076                  * passed in as argument, it's a CONST_IMM type. Final test
1077                  * happens during stack boundary checking.
1078                  */
1079                 if (type == CONST_IMM && reg->imm == 0)
1080                         /* final test in check_stack_boundary() */;
1081                 else if (type != PTR_TO_PACKET && type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
1082                          type != PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ && type != expected_type)
1083                         goto err_type;
1084                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
1085         } else {
1086                 verbose("unsupported arg_type %d\n", arg_type);
1087                 return -EFAULT;
1088         }
1089
1090         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1091                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
1092                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
1093         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
1094                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
1095                  * check that [key, key + map->key_size) are within
1096                  * stack limits and initialized
1097                  */
1098                 if (!meta->map_ptr) {
1099                         /* in function declaration map_ptr must come before
1100                          * map_key, so that it's verified and known before
1101                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1102                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1103                          */
1104                         verbose("invalid map_ptr to access map->key\n");
1105                         return -EACCES;
1106                 }
1107                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1108                         err = check_packet_access(env, regno, 0,
1109                                                   meta->map_ptr->key_size);
1110                 else
1111                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1112                                                    meta->map_ptr->key_size,
1113                                                    false, NULL);
1114         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1115                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1116                  * check [value, value + map->value_size) validity
1117                  */
1118                 if (!meta->map_ptr) {
1119                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1120                         verbose("invalid map_ptr to access map->value\n");
1121                         return -EACCES;
1122                 }
1123                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1124                         err = check_packet_access(env, regno, 0,
1125                                                   meta->map_ptr->value_size);
1126                 else
1127                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1128                                                    meta->map_ptr->value_size,
1129                                                    false, NULL);
1130         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1131                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1132                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
1133
1134                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
1135                  * from stack pointer 'buf'. Check it
1136                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
1137                  */
1138                 if (regno == 0) {
1139                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1140                         verbose("ARG_CONST_SIZE cannot be first argument\n");
1141                         return -EACCES;
1142                 }
1143
1144                 /* If the register is UNKNOWN_VALUE, the access check happens
1145                  * using its boundaries. Otherwise, just use its imm
1146                  */
1147                 if (type == UNKNOWN_VALUE) {
1148                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
1149                          * mode so that the program is required to
1150                          * initialize all the memory that the helper could
1151                          * just partially fill up.
1152                          */
1153                         meta = NULL;
1154
1155                         if (reg->min_value < 0) {
1156                                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
1157                                         regno);
1158                                 return -EACCES;
1159                         }
1160
1161                         if (reg->min_value == 0) {
1162                                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
1163                                                               zero_size_allowed,
1164                                                               meta);
1165                                 if (err)
1166                                         return err;
1167                         }
1168
1169                         if (reg->max_value == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) {
1170                                 verbose("R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
1171                                         regno);
1172                                 return -EACCES;
1173                         }
1174                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
1175                                                       reg->max_value,
1176                                                       zero_size_allowed, meta);
1177                         if (err)
1178                                 return err;
1179                 } else {
1180                         /* register is CONST_IMM */
1181                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, reg->imm,
1182                                                       zero_size_allowed, meta);
1183                 }
1184         }
1185
1186         return err;
1187 err_type:
1188         verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1189                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
1190         return -EACCES;
1191 }
1192
1193 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_map *map, int func_id)
1194 {
1195         if (!map)
1196                 return 0;
1197
1198         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
1199         switch (map->map_type) {
1200         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
1201                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
1202                         goto error;
1203                 break;
1204         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
1205                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
1206                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output)
1207                         goto error;
1208                 break;
1209         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
1210                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
1211                         goto error;
1212                 break;
1213         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
1214                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
1215                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
1216                         goto error;
1217                 break;
1218         default:
1219                 break;
1220         }
1221
1222         /* ... and second from the function itself. */
1223         switch (func_id) {
1224         case BPF_FUNC_tail_call:
1225                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
1226                         goto error;
1227                 break;
1228         case BPF_FUNC_perf_event_read:
1229         case BPF_FUNC_perf_event_output:
1230                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
1231                         goto error;
1232                 break;
1233         case BPF_FUNC_get_stackid:
1234                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
1235                         goto error;
1236                 break;
1237         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
1238         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
1239                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
1240                         goto error;
1241                 break;
1242         default:
1243                 break;
1244         }
1245
1246         return 0;
1247 error:
1248         verbose("cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
1249                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
1250         return -EINVAL;
1251 }
1252
1253 static int check_raw_mode(const struct bpf_func_proto *fn)
1254 {
1255         int count = 0;
1256
1257         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1258                 count++;
1259         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1260                 count++;
1261         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1262                 count++;
1263         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1264                 count++;
1265         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1266                 count++;
1267
1268         return count > 1 ? -EINVAL : 0;
1269 }
1270
1271 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
1272 {
1273         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1274         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1275         int i;
1276
1277         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1278                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET ||
1279                     regs[i].type == PTR_TO_PACKET_END)
1280                         mark_reg_unknown_value(regs, i);
1281
1282         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
1283                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
1284                         continue;
1285                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
1286                 if (reg->type != PTR_TO_PACKET &&
1287                     reg->type != PTR_TO_PACKET_END)
1288                         continue;
1289                 reg->type = UNKNOWN_VALUE;
1290                 reg->imm = 0;
1291         }
1292 }
1293
1294 static int check_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id)
1295 {
1296         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1297         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
1298         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1299         struct bpf_reg_state *reg;
1300         struct bpf_call_arg_meta meta;
1301         bool changes_data;
1302         int i, err;
1303
1304         /* find function prototype */
1305         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1306                 verbose("invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id), func_id);
1307                 return -EINVAL;
1308         }
1309
1310         if (env->prog->aux->ops->get_func_proto)
1311                 fn = env->prog->aux->ops->get_func_proto(func_id);
1312
1313         if (!fn) {
1314                 verbose("unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id), func_id);
1315                 return -EINVAL;
1316         }
1317
1318         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1319         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1320                 verbose("cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1321                 return -EINVAL;
1322         }
1323
1324         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
1325
1326         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
1327         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
1328
1329         /* We only support one arg being in raw mode at the moment, which
1330          * is sufficient for the helper functions we have right now.
1331          */
1332         err = check_raw_mode(fn);
1333         if (err) {
1334                 verbose("kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
1335                         func_id_name(func_id), func_id);
1336                 return err;
1337         }
1338
1339         /* check args */
1340         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
1341         if (err)
1342                 return err;
1343         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
1344         if (err)
1345                 return err;
1346         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
1347         if (err)
1348                 return err;
1349         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
1350         if (err)
1351                 return err;
1352         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
1353         if (err)
1354                 return err;
1355
1356         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
1357          * is inferred from register state.
1358          */
1359         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
1360                 err = check_mem_access(env, meta.regno, i, BPF_B, BPF_WRITE, -1);
1361                 if (err)
1362                         return err;
1363         }
1364
1365         /* reset caller saved regs */
1366         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
1367                 reg = regs + caller_saved[i];
1368                 reg->type = NOT_INIT;
1369                 reg->imm = 0;
1370         }
1371
1372         /* update return register */
1373         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1374                 regs[BPF_REG_0].type = UNKNOWN_VALUE;
1375         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1376                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1377         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1378                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1379                 regs[BPF_REG_0].max_value = regs[BPF_REG_0].min_value = 0;
1380                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1381                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1382                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1383                  */
1384                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1385                         verbose("kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1386                         return -EINVAL;
1387                 }
1388                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
1389                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
1390         } else {
1391                 verbose("unknown return type %d of func %s#%d\n",
1392                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
1393                 return -EINVAL;
1394         }
1395
1396         err = check_map_func_compatibility(meta.map_ptr, func_id);
1397         if (err)
1398                 return err;
1399
1400         if (changes_data)
1401                 clear_all_pkt_pointers(env);
1402         return 0;
1403 }
1404
1405 static int check_packet_ptr_add(struct bpf_verifier_env *env,
1406                                 struct bpf_insn *insn)
1407 {
1408         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1409         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1410         struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1411         struct bpf_reg_state tmp_reg;
1412         s32 imm;
1413
1414         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1415                 /* pkt_ptr += imm */
1416                 imm = insn->imm;
1417
1418 add_imm:
1419                 if (imm < 0) {
1420                         verbose("addition of negative constant to packet pointer is not allowed\n");
1421                         return -EACCES;
1422                 }
1423                 if (imm >= MAX_PACKET_OFF ||
1424                     imm + dst_reg->off >= MAX_PACKET_OFF) {
1425                         verbose("constant %d is too large to add to packet pointer\n",
1426                                 imm);
1427                         return -EACCES;
1428                 }
1429                 /* a constant was added to pkt_ptr.
1430                  * Remember it while keeping the same 'id'
1431                  */
1432                 dst_reg->off += imm;
1433         } else {
1434                 if (src_reg->type == PTR_TO_PACKET) {
1435                         /* R6=pkt(id=0,off=0,r=62) R7=imm22; r7 += r6 */
1436                         tmp_reg = *dst_reg;  /* save r7 state */
1437                         *dst_reg = *src_reg; /* copy pkt_ptr state r6 into r7 */
1438                         src_reg = &tmp_reg;  /* pretend it's src_reg state */
1439                         /* if the checks below reject it, the copy won't matter,
1440                          * since we're rejecting the whole program. If all ok,
1441                          * then imm22 state will be added to r7
1442                          * and r7 will be pkt(id=0,off=22,r=62) while
1443                          * r6 will stay as pkt(id=0,off=0,r=62)
1444                          */
1445                 }
1446
1447                 if (src_reg->type == CONST_IMM) {
1448                         /* pkt_ptr += reg where reg is known constant */
1449                         imm = src_reg->imm;
1450                         goto add_imm;
1451                 }
1452                 /* disallow pkt_ptr += reg
1453                  * if reg is not uknown_value with guaranteed zero upper bits
1454                  * otherwise pkt_ptr may overflow and addition will become
1455                  * subtraction which is not allowed
1456                  */
1457                 if (src_reg->type != UNKNOWN_VALUE) {
1458                         verbose("cannot add '%s' to ptr_to_packet\n",
1459                                 reg_type_str[src_reg->type]);
1460                         return -EACCES;
1461                 }
1462                 if (src_reg->imm < 48) {
1463                         verbose("cannot add integer value with %lld upper zero bits to ptr_to_packet\n",
1464                                 src_reg->imm);
1465                         return -EACCES;
1466                 }
1467                 /* dst_reg stays as pkt_ptr type and since some positive
1468                  * integer value was added to the pointer, increment its 'id'
1469                  */
1470                 dst_reg->id = ++env->id_gen;
1471
1472                 /* something was added to pkt_ptr, set range and off to zero */
1473                 dst_reg->off = 0;
1474                 dst_reg->range = 0;
1475         }
1476         return 0;
1477 }
1478
1479 static int evaluate_reg_alu(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1480 {
1481         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1482         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1483         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1484         s64 imm_log2;
1485
1486         /* for type == UNKNOWN_VALUE:
1487          * imm > 0 -> number of zero upper bits
1488          * imm == 0 -> don't track which is the same as all bits can be non-zero
1489          */
1490
1491         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1492                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1493
1494                 if (src_reg->type == UNKNOWN_VALUE && src_reg->imm > 0 &&
1495                     dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1496                         /* dreg += sreg
1497                          * where both have zero upper bits. Adding them
1498                          * can only result making one more bit non-zero
1499                          * in the larger value.
1500                          * Ex. 0xffff (imm=48) + 1 (imm=63) = 0x10000 (imm=47)
1501                          *     0xffff (imm=48) + 0xffff = 0x1fffe (imm=47)
1502                          */
1503                         dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, src_reg->imm);
1504                         dst_reg->imm--;
1505                         return 0;
1506                 }
1507                 if (src_reg->type == CONST_IMM && src_reg->imm > 0 &&
1508                     dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1509                         /* dreg += sreg
1510                          * where dreg has zero upper bits and sreg is const.
1511                          * Adding them can only result making one more bit
1512                          * non-zero in the larger value.
1513                          */
1514                         imm_log2 = __ilog2_u64((long long)src_reg->imm);
1515                         dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, 63 - imm_log2);
1516                         dst_reg->imm--;
1517                         return 0;
1518                 }
1519                 /* all other cases non supported yet, just mark dst_reg */
1520                 dst_reg->imm = 0;
1521                 return 0;
1522         }
1523
1524         /* sign extend 32-bit imm into 64-bit to make sure that
1525          * negative values occupy bit 63. Note ilog2() would have
1526          * been incorrect, since sizeof(insn->imm) == 4
1527          */
1528         imm_log2 = __ilog2_u64((long long)insn->imm);
1529
1530         if (dst_reg->imm && opcode == BPF_LSH) {
1531                 /* reg <<= imm
1532                  * if reg was a result of 2 byte load, then its imm == 48
1533                  * which means that upper 48 bits are zero and shifting this reg
1534                  * left by 4 would mean that upper 44 bits are still zero
1535                  */
1536                 dst_reg->imm -= insn->imm;
1537         } else if (dst_reg->imm && opcode == BPF_MUL) {
1538                 /* reg *= imm
1539                  * if multiplying by 14 subtract 4
1540                  * This is conservative calculation of upper zero bits.
1541                  * It's not trying to special case insn->imm == 1 or 0 cases
1542                  */
1543                 dst_reg->imm -= imm_log2 + 1;
1544         } else if (opcode == BPF_AND) {
1545                 /* reg &= imm */
1546                 dst_reg->imm = 63 - imm_log2;
1547         } else if (dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1548                 /* reg += imm */
1549                 dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, 63 - imm_log2);
1550                 dst_reg->imm--;
1551         } else if (opcode == BPF_RSH) {
1552                 /* reg >>= imm
1553                  * which means that after right shift, upper bits will be zero
1554                  * note that verifier already checked that
1555                  * 0 <= imm < 64 for shift insn
1556                  */
1557                 dst_reg->imm += insn->imm;
1558                 if (unlikely(dst_reg->imm > 64))
1559                         /* some dumb code did:
1560                          * r2 = *(u32 *)mem;
1561                          * r2 >>= 32;
1562                          * and all bits are zero now */
1563                         dst_reg->imm = 64;
1564         } else {
1565                 /* all other alu ops, means that we don't know what will
1566                  * happen to the value, mark it with unknown number of zero bits
1567                  */
1568                 dst_reg->imm = 0;
1569         }
1570
1571         if (dst_reg->imm < 0) {
1572                 /* all 64 bits of the register can contain non-zero bits
1573                  * and such value cannot be added to ptr_to_packet, since it
1574                  * may overflow, mark it as unknown to avoid further eval
1575                  */
1576                 dst_reg->imm = 0;
1577         }
1578         return 0;
1579 }
1580
1581 static int evaluate_reg_imm_alu(struct bpf_verifier_env *env,
1582                                 struct bpf_insn *insn)
1583 {
1584         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1585         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1586         struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1587         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1588         u64 dst_imm = dst_reg->imm;
1589
1590         /* dst_reg->type == CONST_IMM here. Simulate execution of insns
1591          * containing ALU ops. Don't care about overflow or negative
1592          * values, just add/sub/... them; registers are in u64.
1593          */
1594         if (opcode == BPF_ADD && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1595                 dst_imm += insn->imm;
1596         } else if (opcode == BPF_ADD && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1597                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1598                 dst_imm += src_reg->imm;
1599         } else if (opcode == BPF_SUB && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1600                 dst_imm -= insn->imm;
1601         } else if (opcode == BPF_SUB && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1602                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1603                 dst_imm -= src_reg->imm;
1604         } else if (opcode == BPF_MUL && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1605                 dst_imm *= insn->imm;
1606         } else if (opcode == BPF_MUL && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1607                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1608                 dst_imm *= src_reg->imm;
1609         } else if (opcode == BPF_OR && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1610                 dst_imm |= insn->imm;
1611         } else if (opcode == BPF_OR && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1612                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1613                 dst_imm |= src_reg->imm;
1614         } else if (opcode == BPF_AND && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1615                 dst_imm &= insn->imm;
1616         } else if (opcode == BPF_AND && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1617                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1618                 dst_imm &= src_reg->imm;
1619         } else if (opcode == BPF_RSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1620                 dst_imm >>= insn->imm;
1621         } else if (opcode == BPF_RSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1622                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1623                 dst_imm >>= src_reg->imm;
1624         } else if (opcode == BPF_LSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1625                 dst_imm <<= insn->imm;
1626         } else if (opcode == BPF_LSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1627                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1628                 dst_imm <<= src_reg->imm;
1629         } else {
1630                 mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1631                 goto out;
1632         }
1633
1634         dst_reg->imm = dst_imm;
1635 out:
1636         return 0;
1637 }
1638
1639 static void check_reg_overflow(struct bpf_reg_state *reg)
1640 {
1641         if (reg->max_value > BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1642                 reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1643         if (reg->min_value < BPF_REGISTER_MIN_RANGE ||
1644             reg->min_value > BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1645                 reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1646 }
1647
1648 static void adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1649                                     struct bpf_insn *insn)
1650 {
1651         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg;
1652         s64 min_val = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1653         u64 max_val = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1654         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1655
1656         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1657         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1658                 check_reg_overflow(&regs[insn->src_reg]);
1659                 min_val = regs[insn->src_reg].min_value;
1660                 max_val = regs[insn->src_reg].max_value;
1661
1662                 /* If the source register is a random pointer then the
1663                  * min_value/max_value values represent the range of the known
1664                  * accesses into that value, not the actual min/max value of the
1665                  * register itself.  In this case we have to reset the reg range
1666                  * values so we know it is not safe to look at.
1667                  */
1668                 if (regs[insn->src_reg].type != CONST_IMM &&
1669                     regs[insn->src_reg].type != UNKNOWN_VALUE) {
1670                         min_val = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1671                         max_val = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1672                 }
1673         } else if (insn->imm < BPF_REGISTER_MAX_RANGE &&
1674                    (s64)insn->imm > BPF_REGISTER_MIN_RANGE) {
1675                 min_val = max_val = insn->imm;
1676         }
1677
1678         /* We don't know anything about what was done to this register, mark it
1679          * as unknown.
1680          */
1681         if (min_val == BPF_REGISTER_MIN_RANGE &&
1682             max_val == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) {
1683                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1684                 return;
1685         }
1686
1687         /* If one of our values was at the end of our ranges then we can't just
1688          * do our normal operations to the register, we need to set the values
1689          * to the min/max since they are undefined.
1690          */
1691         if (min_val == BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1692                 dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1693         if (max_val == BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1694                 dst_reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1695
1696         switch (opcode) {
1697         case BPF_ADD:
1698                 if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1699                         dst_reg->min_value += min_val;
1700                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1701                         dst_reg->max_value += max_val;
1702                 break;
1703         case BPF_SUB:
1704                 if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1705                         dst_reg->min_value -= min_val;
1706                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1707                         dst_reg->max_value -= max_val;
1708                 break;
1709         case BPF_MUL:
1710                 if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1711                         dst_reg->min_value *= min_val;
1712                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1713                         dst_reg->max_value *= max_val;
1714                 break;
1715         case BPF_AND:
1716                 /* Disallow AND'ing of negative numbers, ain't nobody got time
1717                  * for that.  Otherwise the minimum is 0 and the max is the max
1718                  * value we could AND against.
1719                  */
1720                 if (min_val < 0)
1721                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1722                 else
1723                         dst_reg->min_value = 0;
1724                 dst_reg->max_value = max_val;
1725                 break;
1726         case BPF_LSH:
1727                 /* Gotta have special overflow logic here, if we're shifting
1728                  * more than MAX_RANGE then just assume we have an invalid
1729                  * range.
1730                  */
1731                 if (min_val > ilog2(BPF_REGISTER_MAX_RANGE))
1732                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1733                 else if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1734                         dst_reg->min_value <<= min_val;
1735
1736                 if (max_val > ilog2(BPF_REGISTER_MAX_RANGE))
1737                         dst_reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1738                 else if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1739                         dst_reg->max_value <<= max_val;
1740                 break;
1741         case BPF_RSH:
1742                 /* RSH by a negative number is undefined, and the BPF_RSH is an
1743                  * unsigned shift, so make the appropriate casts.
1744                  */
1745                 if (min_val < 0 || dst_reg->min_value < 0)
1746                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1747                 else
1748                         dst_reg->min_value =
1749                                 (u64)(dst_reg->min_value) >> min_val;
1750                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1751                         dst_reg->max_value >>= max_val;
1752                 break;
1753         default:
1754                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1755                 break;
1756         }
1757
1758         check_reg_overflow(dst_reg);
1759 }
1760
1761 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
1762 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1763 {
1764         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg;
1765         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1766         int err;
1767
1768         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
1769                 if (opcode == BPF_NEG) {
1770                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
1771                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
1772                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
1773                                 verbose("BPF_NEG uses reserved fields\n");
1774                                 return -EINVAL;
1775                         }
1776                 } else {
1777                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
1778                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64)) {
1779                                 verbose("BPF_END uses reserved fields\n");
1780                                 return -EINVAL;
1781                         }
1782                 }
1783
1784                 /* check src operand */
1785                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1786                 if (err)
1787                         return err;
1788
1789                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
1790                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
1791                                 insn->dst_reg);
1792                         return -EACCES;
1793                 }
1794
1795                 /* check dest operand */
1796                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
1797                 if (err)
1798                         return err;
1799
1800         } else if (opcode == BPF_MOV) {
1801
1802                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1803                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
1804                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
1805                                 return -EINVAL;
1806                         }
1807
1808                         /* check src operand */
1809                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1810                         if (err)
1811                                 return err;
1812                 } else {
1813                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
1814                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
1815                                 return -EINVAL;
1816                         }
1817                 }
1818
1819                 /* check dest operand */
1820                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
1821                 if (err)
1822                         return err;
1823
1824                 /* we are setting our register to something new, we need to
1825                  * reset its range values.
1826                  */
1827                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1828
1829                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1830                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
1831                                 /* case: R1 = R2
1832                                  * copy register state to dest reg
1833                                  */
1834                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
1835                         } else {
1836                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1837                                         verbose("R%d partial copy of pointer\n",
1838                                                 insn->src_reg);
1839                                         return -EACCES;
1840                                 }
1841                                 mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1842                         }
1843                 } else {
1844                         /* case: R = imm
1845                          * remember the value we stored into this reg
1846                          */
1847                         regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
1848                         regs[insn->dst_reg].imm = insn->imm;
1849                         regs[insn->dst_reg].max_value = insn->imm;
1850                         regs[insn->dst_reg].min_value = insn->imm;
1851                 }
1852
1853         } else if (opcode > BPF_END) {
1854                 verbose("invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
1855                 return -EINVAL;
1856
1857         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
1858
1859                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1860                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
1861                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
1862                                 return -EINVAL;
1863                         }
1864                         /* check src1 operand */
1865                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1866                         if (err)
1867                                 return err;
1868                 } else {
1869                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
1870                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
1871                                 return -EINVAL;
1872                         }
1873                 }
1874
1875                 /* check src2 operand */
1876                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1877                 if (err)
1878                         return err;
1879
1880                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
1881                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
1882                         verbose("div by zero\n");
1883                         return -EINVAL;
1884                 }
1885
1886                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
1887                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1888                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
1889
1890                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
1891                                 verbose("invalid shift %d\n", insn->imm);
1892                                 return -EINVAL;
1893                         }
1894                 }
1895
1896                 /* check dest operand */
1897                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
1898                 if (err)
1899                         return err;
1900
1901                 dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1902
1903                 /* first we want to adjust our ranges. */
1904                 adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
1905
1906                 /* pattern match 'bpf_add Rx, imm' instruction */
1907                 if (opcode == BPF_ADD && BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
1908                     dst_reg->type == FRAME_PTR && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1909                         dst_reg->type = PTR_TO_STACK;
1910                         dst_reg->imm = insn->imm;
1911                         return 0;
1912                 } else if (opcode == BPF_ADD &&
1913                            BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
1914                            (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET ||
1915                             (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1916                              regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET))) {
1917                         /* ptr_to_packet += K|X */
1918                         return check_packet_ptr_add(env, insn);
1919                 } else if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
1920                            dst_reg->type == UNKNOWN_VALUE &&
1921                            env->allow_ptr_leaks) {
1922                         /* unknown += K|X */
1923                         return evaluate_reg_alu(env, insn);
1924                 } else if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
1925                            dst_reg->type == CONST_IMM &&
1926                            env->allow_ptr_leaks) {
1927                         /* reg_imm += K|X */
1928                         return evaluate_reg_imm_alu(env, insn);
1929                 } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
1930                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
1931                                 insn->dst_reg);
1932                         return -EACCES;
1933                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1934                            is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1935                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
1936                                 insn->src_reg);
1937                         return -EACCES;
1938                 }
1939
1940                 /* If we did pointer math on a map value then just set it to our
1941                  * PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ type so we can deal with any stores or
1942                  * loads to this register appropriately, otherwise just mark the
1943                  * register as unknown.
1944                  */
1945                 if (env->allow_ptr_leaks &&
1946                     BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 && opcode == BPF_ADD &&
1947                     (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
1948                      dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ))
1949                         dst_reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ;
1950                 else
1951                         mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1952         }
1953
1954         return 0;
1955 }
1956
1957 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *state,
1958                                    struct bpf_reg_state *dst_reg)
1959 {
1960         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1961         int i;
1962
1963         /* LLVM can generate two kind of checks:
1964          *
1965          * Type 1:
1966          *
1967          *   r2 = r3;
1968          *   r2 += 8;
1969          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
1970          *   <access okay>
1971          *
1972          *   Where:
1973          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
1974          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
1975          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
1976          *
1977          * Type 2:
1978          *
1979          *   r2 = r3;
1980          *   r2 += 8;
1981          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
1982          *   <handle exception>
1983          *
1984          *   Where:
1985          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
1986          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
1987          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
1988          *
1989          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
1990          * so that range of bytes [r3, r3 + 8) is safe to access.
1991          */
1992
1993         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1994                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET && regs[i].id == dst_reg->id)
1995                         /* keep the maximum range already checked */
1996                         regs[i].range = max(regs[i].range, dst_reg->off);
1997
1998         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
1999                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2000                         continue;
2001                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
2002                 if (reg->type == PTR_TO_PACKET && reg->id == dst_reg->id)
2003                         reg->range = max(reg->range, dst_reg->off);
2004         }
2005 }
2006
2007 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
2008  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
2009  * simply doing a BPF_K check.
2010  */
2011 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
2012                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2013                             u8 opcode)
2014 {
2015         switch (opcode) {
2016         case BPF_JEQ:
2017                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2018                  * true then we know for sure.
2019                  */
2020                 true_reg->max_value = true_reg->min_value = val;
2021                 break;
2022         case BPF_JNE:
2023                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2024                  * we know the value for sure;
2025                  */
2026                 false_reg->max_value = false_reg->min_value = val;
2027                 break;
2028         case BPF_JGT:
2029                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2030                 false_reg->min_value = 0;
2031                 /* fallthrough */
2032         case BPF_JSGT:
2033                 /* If this is false then we know the maximum val is val,
2034                  * otherwise we know the min val is val+1.
2035                  */
2036                 false_reg->max_value = val;
2037                 true_reg->min_value = val + 1;
2038                 break;
2039         case BPF_JGE:
2040                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2041                 false_reg->min_value = 0;
2042                 /* fallthrough */
2043         case BPF_JSGE:
2044                 /* If this is false then we know the maximum value is val - 1,
2045                  * otherwise we know the mimimum value is val.
2046                  */
2047                 false_reg->max_value = val - 1;
2048                 true_reg->min_value = val;
2049                 break;
2050         default:
2051                 break;
2052         }
2053
2054         check_reg_overflow(false_reg);
2055         check_reg_overflow(true_reg);
2056 }
2057
2058 /* Same as above, but for the case that dst_reg is a CONST_IMM reg and src_reg
2059  * is the variable reg.
2060  */
2061 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
2062                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2063                                 u8 opcode)
2064 {
2065         switch (opcode) {
2066         case BPF_JEQ:
2067                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2068                  * true then we know for sure.
2069                  */
2070                 true_reg->max_value = true_reg->min_value = val;
2071                 break;
2072         case BPF_JNE:
2073                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2074                  * we know the value for sure;
2075                  */
2076                 false_reg->max_value = false_reg->min_value = val;
2077                 break;
2078         case BPF_JGT:
2079                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2080                 true_reg->min_value = 0;
2081                 /* fallthrough */
2082         case BPF_JSGT:
2083                 /*
2084                  * If this is false, then the val is <= the register, if it is
2085                  * true the register <= to the val.
2086                  */
2087                 false_reg->min_value = val;
2088                 true_reg->max_value = val - 1;
2089                 break;
2090         case BPF_JGE:
2091                 /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2092                 true_reg->min_value = 0;
2093                 /* fallthrough */
2094         case BPF_JSGE:
2095                 /* If this is false then constant < register, if it is true then
2096                  * the register < constant.
2097                  */
2098                 false_reg->min_value = val + 1;
2099                 true_reg->max_value = val;
2100                 break;
2101         default:
2102                 break;
2103         }
2104
2105         check_reg_overflow(false_reg);
2106         check_reg_overflow(true_reg);
2107 }
2108
2109 static void mark_map_reg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno, u32 id,
2110                          enum bpf_reg_type type)
2111 {
2112         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2113
2114         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL && reg->id == id) {
2115                 reg->type = type;
2116                 /* We don't need id from this point onwards anymore, thus we
2117                  * should better reset it, so that state pruning has chances
2118                  * to take effect.
2119                  */
2120                 reg->id = 0;
2121                 if (type == UNKNOWN_VALUE)
2122                         __mark_reg_unknown_value(regs, regno);
2123         }
2124 }
2125
2126 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
2127  * be folded together at some point.
2128  */
2129 static void mark_map_regs(struct bpf_verifier_state *state, u32 regno,
2130                           enum bpf_reg_type type)
2131 {
2132         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2133         u32 id = regs[regno].id;
2134         int i;
2135
2136         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2137                 mark_map_reg(regs, i, id, type);
2138
2139         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
2140                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2141                         continue;
2142                 mark_map_reg(state->spilled_regs, i / BPF_REG_SIZE, id, type);
2143         }
2144 }
2145
2146 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
2147                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
2148 {
2149         struct bpf_verifier_state *other_branch, *this_branch = &env->cur_state;
2150         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->regs, *dst_reg;
2151         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2152         int err;
2153
2154         if (opcode > BPF_EXIT) {
2155                 verbose("invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
2156                 return -EINVAL;
2157         }
2158
2159         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2160                 if (insn->imm != 0) {
2161                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2162                         return -EINVAL;
2163                 }
2164
2165                 /* check src1 operand */
2166                 err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2167                 if (err)
2168                         return err;
2169
2170                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2171                         verbose("R%d pointer comparison prohibited\n",
2172                                 insn->src_reg);
2173                         return -EACCES;
2174                 }
2175         } else {
2176                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2177                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2178                         return -EINVAL;
2179                 }
2180         }
2181
2182         /* check src2 operand */
2183         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
2184         if (err)
2185                 return err;
2186
2187         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2188
2189         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
2190         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2191             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2192             dst_reg->type == CONST_IMM && dst_reg->imm == insn->imm) {
2193                 if (opcode == BPF_JEQ) {
2194                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
2195                          * only follow the goto, ignore fall-through
2196                          */
2197                         *insn_idx += insn->off;
2198                         return 0;
2199                 } else {
2200                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
2201                          * only follow fall-through branch, since
2202                          * that's where the program will go
2203                          */
2204                         return 0;
2205                 }
2206         }
2207
2208         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
2209         if (!other_branch)
2210                 return -EFAULT;
2211
2212         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
2213          * our min/max values for our dst register.
2214          */
2215         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2216                 if (regs[insn->src_reg].type == CONST_IMM)
2217                         reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2218                                         dst_reg, regs[insn->src_reg].imm,
2219                                         opcode);
2220                 else if (dst_reg->type == CONST_IMM)
2221                         reg_set_min_max_inv(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2222                                             &regs[insn->src_reg], dst_reg->imm,
2223                                             opcode);
2224         } else {
2225                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2226                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
2227         }
2228
2229         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
2230         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2231             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2232             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
2233                 /* Mark all identical map registers in each branch as either
2234                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
2235                  */
2236                 mark_map_regs(this_branch, insn->dst_reg,
2237                               opcode == BPF_JEQ ? PTR_TO_MAP_VALUE : UNKNOWN_VALUE);
2238                 mark_map_regs(other_branch, insn->dst_reg,
2239                               opcode == BPF_JEQ ? UNKNOWN_VALUE : PTR_TO_MAP_VALUE);
2240         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGT &&
2241                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2242                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2243                 find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg);
2244         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGE &&
2245                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2246                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2247                 find_good_pkt_pointers(other_branch, &regs[insn->src_reg]);
2248         } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2249                 verbose("R%d pointer comparison prohibited\n", insn->dst_reg);
2250                 return -EACCES;
2251         }
2252         if (log_level)
2253                 print_verifier_state(this_branch);
2254         return 0;
2255 }
2256
2257 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
2258 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
2259 {
2260         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
2261
2262         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
2263 }
2264
2265 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
2266 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2267 {
2268         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2269         int err;
2270
2271         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
2272                 verbose("invalid BPF_LD_IMM insn\n");
2273                 return -EINVAL;
2274         }
2275         if (insn->off != 0) {
2276                 verbose("BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
2277                 return -EINVAL;
2278         }
2279
2280         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
2281         if (err)
2282                 return err;
2283
2284         if (insn->src_reg == 0) {
2285                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
2286
2287                 regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
2288                 regs[insn->dst_reg].imm = imm;
2289                 return 0;
2290         }
2291
2292         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
2293         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
2294
2295         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
2296         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
2297         return 0;
2298 }
2299
2300 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
2301 {
2302         switch (type) {
2303         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
2304         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2305         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2306                 return true;
2307         default:
2308                 return false;
2309         }
2310 }
2311
2312 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
2313  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
2314  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
2315  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
2316  *
2317  * Implicit input:
2318  *   ctx == skb == R6 == CTX
2319  *
2320  * Explicit input:
2321  *   SRC == any register
2322  *   IMM == 32-bit immediate
2323  *
2324  * Output:
2325  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
2326  */
2327 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2328 {
2329         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2330         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
2331         struct bpf_reg_state *reg;
2332         int i, err;
2333
2334         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
2335                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
2336                 return -EINVAL;
2337         }
2338
2339         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2340             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
2341             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
2342                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
2343                 return -EINVAL;
2344         }
2345
2346         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
2347         err = check_reg_arg(regs, BPF_REG_6, SRC_OP);
2348         if (err)
2349                 return err;
2350
2351         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
2352                 verbose("at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
2353                 return -EINVAL;
2354         }
2355
2356         if (mode == BPF_IND) {
2357                 /* check explicit source operand */
2358                 err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2359                 if (err)
2360                         return err;
2361         }
2362
2363         /* reset caller saved regs to unreadable */
2364         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
2365                 reg = regs + caller_saved[i];
2366                 reg->type = NOT_INIT;
2367                 reg->imm = 0;
2368         }
2369
2370         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
2371          * the value fetched from the packet
2372          */
2373         regs[BPF_REG_0].type = UNKNOWN_VALUE;
2374         return 0;
2375 }
2376
2377 /* non-recursive DFS pseudo code
2378  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
2379  * 2      label v as discovered
2380  * 3      let S be a stack
2381  * 4      S.push(v)
2382  * 5      while S is not empty
2383  * 6            t <- S.pop()
2384  * 7            if t is what we're looking for:
2385  * 8                return t
2386  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
2387  * 10               if edge e is already labelled
2388  * 11                   continue with the next edge
2389  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
2390  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
2391  * 14                   label e as tree-edge
2392  * 15                   label w as discovered
2393  * 16                   S.push(w)
2394  * 17                   continue at 5
2395  * 18               else if vertex w is discovered
2396  * 19                   label e as back-edge
2397  * 20               else
2398  * 21                   // vertex w is explored
2399  * 22                   label e as forward- or cross-edge
2400  * 23           label t as explored
2401  * 24           S.pop()
2402  *
2403  * convention:
2404  * 0x10 - discovered
2405  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
2406  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
2407  * 0x20 - explored
2408  */
2409
2410 enum {
2411         DISCOVERED = 0x10,
2412         EXPLORED = 0x20,
2413         FALLTHROUGH = 1,
2414         BRANCH = 2,
2415 };
2416
2417 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
2418
2419 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
2420 static int cur_stack;   /* current stack index */
2421 static int *insn_state;
2422
2423 /* t, w, e - match pseudo-code above:
2424  * t - index of current instruction
2425  * w - next instruction
2426  * e - edge
2427  */
2428 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
2429 {
2430         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
2431                 return 0;
2432
2433         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
2434                 return 0;
2435
2436         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
2437                 verbose("jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
2438                 return -EINVAL;
2439         }
2440
2441         if (e == BRANCH)
2442                 /* mark branch target for state pruning */
2443                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
2444
2445         if (insn_state[w] == 0) {
2446                 /* tree-edge */
2447                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
2448                 insn_state[w] = DISCOVERED;
2449                 if (cur_stack >= env->prog->len)
2450                         return -E2BIG;
2451                 insn_stack[cur_stack++] = w;
2452                 return 1;
2453         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
2454                 verbose("back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
2455                 return -EINVAL;
2456         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
2457                 /* forward- or cross-edge */
2458                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
2459         } else {
2460                 verbose("insn state internal bug\n");
2461                 return -EFAULT;
2462         }
2463         return 0;
2464 }
2465
2466 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
2467  * loop == back-edge in directed graph
2468  */
2469 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
2470 {
2471         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
2472         int insn_cnt = env->prog->len;
2473         int ret = 0;
2474         int i, t;
2475
2476         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
2477         if (!insn_state)
2478                 return -ENOMEM;
2479
2480         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
2481         if (!insn_stack) {
2482                 kfree(insn_state);
2483                 return -ENOMEM;
2484         }
2485
2486         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
2487         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
2488         cur_stack = 1;
2489
2490 peek_stack:
2491         if (cur_stack == 0)
2492                 goto check_state;
2493         t = insn_stack[cur_stack - 1];
2494
2495         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
2496                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
2497
2498                 if (opcode == BPF_EXIT) {
2499                         goto mark_explored;
2500                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
2501                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2502                         if (ret == 1)
2503                                 goto peek_stack;
2504                         else if (ret < 0)
2505                                 goto err_free;
2506                         if (t + 1 < insn_cnt)
2507                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
2508                 } else if (opcode == BPF_JA) {
2509                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
2510                                 ret = -EINVAL;
2511                                 goto err_free;
2512                         }
2513                         /* unconditional jump with single edge */
2514                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
2515                                         FALLTHROUGH, env);
2516                         if (ret == 1)
2517                                 goto peek_stack;
2518                         else if (ret < 0)
2519                                 goto err_free;
2520                         /* tell verifier to check for equivalent states
2521                          * after every call and jump
2522                          */
2523                         if (t + 1 < insn_cnt)
2524                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
2525                 } else {
2526                         /* conditional jump with two edges */
2527                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2528                         if (ret == 1)
2529                                 goto peek_stack;
2530                         else if (ret < 0)
2531                                 goto err_free;
2532
2533                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
2534                         if (ret == 1)
2535                                 goto peek_stack;
2536                         else if (ret < 0)
2537                                 goto err_free;
2538                 }
2539         } else {
2540                 /* all other non-branch instructions with single
2541                  * fall-through edge
2542                  */
2543                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2544                 if (ret == 1)
2545                         goto peek_stack;
2546                 else if (ret < 0)
2547                         goto err_free;
2548         }
2549
2550 mark_explored:
2551         insn_state[t] = EXPLORED;
2552         if (cur_stack-- <= 0) {
2553                 verbose("pop stack internal bug\n");
2554                 ret = -EFAULT;
2555                 goto err_free;
2556         }
2557         goto peek_stack;
2558
2559 check_state:
2560         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
2561                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
2562                         verbose("unreachable insn %d\n", i);
2563                         ret = -EINVAL;
2564                         goto err_free;
2565                 }
2566         }
2567         ret = 0; /* cfg looks good */
2568
2569 err_free:
2570         kfree(insn_state);
2571         kfree(insn_stack);
2572         return ret;
2573 }
2574
2575 /* the following conditions reduce the number of explored insns
2576  * from ~140k to ~80k for ultra large programs that use a lot of ptr_to_packet
2577  */
2578 static bool compare_ptrs_to_packet(struct bpf_reg_state *old,
2579                                    struct bpf_reg_state *cur)
2580 {
2581         if (old->id != cur->id)
2582                 return false;
2583
2584         /* old ptr_to_packet is more conservative, since it allows smaller
2585          * range. Ex:
2586          * old(off=0,r=10) is equal to cur(off=0,r=20), because
2587          * old(off=0,r=10) means that with range=10 the verifier proceeded
2588          * further and found no issues with the program. Now we're in the same
2589          * spot with cur(off=0,r=20), so we're safe too, since anything further
2590          * will only be looking at most 10 bytes after this pointer.
2591          */
2592         if (old->off == cur->off && old->range < cur->range)
2593                 return true;
2594
2595         /* old(off=20,r=10) is equal to cur(off=22,re=22 or 5 or 0)
2596          * since both cannot be used for packet access and safe(old)
2597          * pointer has smaller off that could be used for further
2598          * 'if (ptr > data_end)' check
2599          * Ex:
2600          * old(off=20,r=10) and cur(off=22,r=22) and cur(off=22,r=0) mean
2601          * that we cannot access the packet.
2602          * The safe range is:
2603          * [ptr, ptr + range - off)
2604          * so whenever off >=range, it means no safe bytes from this pointer.
2605          * When comparing old->off <= cur->off, it means that older code
2606          * went with smaller offset and that offset was later
2607          * used to figure out the safe range after 'if (ptr > data_end)' check
2608          * Say, 'old' state was explored like:
2609          * ... R3(off=0, r=0)
2610          * R4 = R3 + 20
2611          * ... now R4(off=20,r=0)  <-- here
2612          * if (R4 > data_end)
2613          * ... R4(off=20,r=20), R3(off=0,r=20) and R3 can be used to access.
2614          * ... the code further went all the way to bpf_exit.
2615          * Now the 'cur' state at the mark 'here' has R4(off=30,r=0).
2616          * old_R4(off=20,r=0) equal to cur_R4(off=30,r=0), since if the verifier
2617          * goes further, such cur_R4 will give larger safe packet range after
2618          * 'if (R4 > data_end)' and all further insn were already good with r=20,
2619          * so they will be good with r=30 and we can prune the search.
2620          */
2621         if (old->off <= cur->off &&
2622             old->off >= old->range && cur->off >= cur->range)
2623                 return true;
2624
2625         return false;
2626 }
2627
2628 /* compare two verifier states
2629  *
2630  * all states stored in state_list are known to be valid, since
2631  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
2632  *
2633  * this function is called when verifier exploring different branches of
2634  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
2635  * more strict register state and more strict stack state then this execution
2636  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
2637  * concluded that more strict state leads to valid finish.
2638  *
2639  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
2640  * and explored stack state is more conservative than the current one.
2641  * Example:
2642  *       explored                   current
2643  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
2644  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
2645  *
2646  * In other words if current stack state (one being explored) has more
2647  * valid slots than old one that already passed validation, it means
2648  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
2649  *
2650  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
2651  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
2652  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
2653  */
2654 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
2655                          struct bpf_verifier_state *old,
2656                          struct bpf_verifier_state *cur)
2657 {
2658         bool varlen_map_access = env->varlen_map_value_access;
2659         struct bpf_reg_state *rold, *rcur;
2660         int i;
2661
2662         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
2663                 rold = &old->regs[i];
2664                 rcur = &cur->regs[i];
2665
2666                 if (memcmp(rold, rcur, sizeof(*rold)) == 0)
2667                         continue;
2668
2669                 /* If the ranges were not the same, but everything else was and
2670                  * we didn't do a variable access into a map then we are a-ok.
2671                  */
2672                 if (!varlen_map_access &&
2673                     memcmp(rold, rcur, offsetofend(struct bpf_reg_state, id)) == 0)
2674                         continue;
2675
2676                 /* If we didn't map access then again we don't care about the
2677                  * mismatched range values and it's ok if our old type was
2678                  * UNKNOWN and we didn't go to a NOT_INIT'ed reg.
2679                  */
2680                 if (rold->type == NOT_INIT ||
2681                     (!varlen_map_access && rold->type == UNKNOWN_VALUE &&
2682                      rcur->type != NOT_INIT))
2683                         continue;
2684
2685                 if (rold->type == PTR_TO_PACKET && rcur->type == PTR_TO_PACKET &&
2686                     compare_ptrs_to_packet(rold, rcur))
2687                         continue;
2688
2689                 return false;
2690         }
2691
2692         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i++) {
2693                 if (old->stack_slot_type[i] == STACK_INVALID)
2694                         continue;
2695                 if (old->stack_slot_type[i] != cur->stack_slot_type[i])
2696                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
2697                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
2698                          * this verifier states are not equivalent,
2699                          * return false to continue verification of this path
2700                          */
2701                         return false;
2702                 if (i % BPF_REG_SIZE)
2703                         continue;
2704                 if (memcmp(&old->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
2705                            &cur->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
2706                            sizeof(old->spilled_regs[0])))
2707                         /* when explored and current stack slot types are
2708                          * the same, check that stored pointers types
2709                          * are the same as well.
2710                          * Ex: explored safe path could have stored
2711                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .imm = -8}
2712                          * but current path has stored:
2713                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .imm = -16}
2714                          * such verifier states are not equivalent.
2715                          * return false to continue verification of this path
2716                          */
2717                         return false;
2718                 else
2719                         continue;
2720         }
2721         return true;
2722 }
2723
2724 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
2725 {
2726         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
2727         struct bpf_verifier_state_list *sl;
2728
2729         sl = env->explored_states[insn_idx];
2730         if (!sl)
2731                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
2732                  * be doing state search here
2733                  */
2734                 return 0;
2735
2736         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
2737                 if (states_equal(env, &sl->state, &env->cur_state))
2738                         /* reached equivalent register/stack state,
2739                          * prune the search
2740                          */
2741                         return 1;
2742                 sl = sl->next;
2743         }
2744
2745         /* there were no equivalent states, remember current one.
2746          * technically the current state is not proven to be safe yet,
2747          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
2748          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
2749          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
2750          */
2751         new_sl = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_USER);
2752         if (!new_sl)
2753                 return -ENOMEM;
2754
2755         /* add new state to the head of linked list */
2756         memcpy(&new_sl->state, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
2757         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
2758         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
2759         return 0;
2760 }
2761
2762 static int ext_analyzer_insn_hook(struct bpf_verifier_env *env,
2763                                   int insn_idx, int prev_insn_idx)
2764 {
2765         if (!env->analyzer_ops || !env->analyzer_ops->insn_hook)
2766                 return 0;
2767
2768         return env->analyzer_ops->insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
2769 }
2770
2771 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
2772 {
2773         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
2774         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
2775         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2776         int insn_cnt = env->prog->len;
2777         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
2778         int insn_processed = 0;
2779         bool do_print_state = false;
2780
2781         init_reg_state(regs);
2782         insn_idx = 0;
2783         env->varlen_map_value_access = false;
2784         for (;;) {
2785                 struct bpf_insn *insn;
2786                 u8 class;
2787                 int err;
2788
2789                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
2790                         verbose("invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
2791                                 insn_idx, insn_cnt);
2792                         return -EFAULT;
2793                 }
2794
2795                 insn = &insns[insn_idx];
2796                 class = BPF_CLASS(insn->code);
2797
2798                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
2799                         verbose("BPF program is too large. Processed %d insn\n",
2800                                 insn_processed);
2801                         return -E2BIG;
2802                 }
2803
2804                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
2805                 if (err < 0)
2806                         return err;
2807                 if (err == 1) {
2808                         /* found equivalent state, can prune the search */
2809                         if (log_level) {
2810                                 if (do_print_state)
2811                                         verbose("\nfrom %d to %d: safe\n",
2812                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
2813                                 else
2814                                         verbose("%d: safe\n", insn_idx);
2815                         }
2816                         goto process_bpf_exit;
2817                 }
2818
2819                 if (log_level && do_print_state) {
2820                         verbose("\nfrom %d to %d:", prev_insn_idx, insn_idx);
2821                         print_verifier_state(&env->cur_state);
2822                         do_print_state = false;
2823                 }
2824
2825                 if (log_level) {
2826                         verbose("%d: ", insn_idx);
2827                         print_bpf_insn(insn);
2828                 }
2829
2830                 err = ext_analyzer_insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
2831                 if (err)
2832                         return err;
2833
2834                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
2835                         err = check_alu_op(env, insn);
2836                         if (err)
2837                                 return err;
2838
2839                 } else if (class == BPF_LDX) {
2840                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
2841
2842                         /* check for reserved fields is already done */
2843
2844                         /* check src operand */
2845                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2846                         if (err)
2847                                 return err;
2848
2849                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
2850                         if (err)
2851                                 return err;
2852
2853                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
2854
2855                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
2856                          * the state of dst_reg will be updated by this func
2857                          */
2858                         err = check_mem_access(env, insn->src_reg, insn->off,
2859                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
2860                                                insn->dst_reg);
2861                         if (err)
2862                                 return err;
2863
2864                         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W &&
2865                             BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
2866                                 insn_idx++;
2867                                 continue;
2868                         }
2869
2870                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
2871
2872                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
2873                                 /* saw a valid insn
2874                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
2875                                  * save type to validate intersecting paths
2876                                  */
2877                                 *prev_src_type = src_reg_type;
2878
2879                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
2880                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
2881                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
2882                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
2883                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
2884                                  * with different pointer types:
2885                                  * src_reg == ctx in one branch and
2886                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
2887                                  * Reject it.
2888                                  */
2889                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
2890                                 return -EINVAL;
2891                         }
2892
2893                 } else if (class == BPF_STX) {
2894                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
2895
2896                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
2897                                 err = check_xadd(env, insn);
2898                                 if (err)
2899                                         return err;
2900                                 insn_idx++;
2901                                 continue;
2902                         }
2903
2904                         /* check src1 operand */
2905                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2906                         if (err)
2907                                 return err;
2908                         /* check src2 operand */
2909                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
2910                         if (err)
2911                                 return err;
2912
2913                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
2914
2915                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
2916                         err = check_mem_access(env, insn->dst_reg, insn->off,
2917                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
2918                                                insn->src_reg);
2919                         if (err)
2920                                 return err;
2921
2922                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
2923
2924                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
2925                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
2926                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
2927                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
2928                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
2929                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
2930                                 return -EINVAL;
2931                         }
2932
2933                 } else if (class == BPF_ST) {
2934                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
2935                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2936                                 verbose("BPF_ST uses reserved fields\n");
2937                                 return -EINVAL;
2938                         }
2939                         /* check src operand */
2940                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
2941                         if (err)
2942                                 return err;
2943
2944                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
2945                         err = check_mem_access(env, insn->dst_reg, insn->off,
2946                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
2947                                                -1);
2948                         if (err)
2949                                 return err;
2950
2951                 } else if (class == BPF_JMP) {
2952                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2953
2954                         if (opcode == BPF_CALL) {
2955                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
2956                                     insn->off != 0 ||
2957                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
2958                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
2959                                         verbose("BPF_CALL uses reserved fields\n");
2960                                         return -EINVAL;
2961                                 }
2962
2963                                 err = check_call(env, insn->imm);
2964                                 if (err)
2965                                         return err;
2966
2967                         } else if (opcode == BPF_JA) {
2968                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
2969                                     insn->imm != 0 ||
2970                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
2971                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
2972                                         verbose("BPF_JA uses reserved fields\n");
2973                                         return -EINVAL;
2974                                 }
2975
2976                                 insn_idx += insn->off + 1;
2977                                 continue;
2978
2979                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
2980                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
2981                                     insn->imm != 0 ||
2982                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
2983                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
2984                                         verbose("BPF_EXIT uses reserved fields\n");
2985                                         return -EINVAL;
2986                                 }
2987
2988                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
2989                                  * to return the value from eBPF program.
2990                                  * Make sure that it's readable at this time
2991                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
2992                                  * something into it earlier
2993                                  */
2994                                 err = check_reg_arg(regs, BPF_REG_0, SRC_OP);
2995                                 if (err)
2996                                         return err;
2997
2998                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
2999                                         verbose("R0 leaks addr as return value\n");
3000                                         return -EACCES;
3001                                 }
3002
3003 process_bpf_exit:
3004                                 insn_idx = pop_stack(env, &prev_insn_idx);
3005                                 if (insn_idx < 0) {
3006                                         break;
3007                                 } else {
3008                                         do_print_state = true;
3009                                         continue;
3010                                 }
3011                         } else {
3012                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
3013                                 if (err)
3014                                         return err;
3015                         }
3016                 } else if (class == BPF_LD) {
3017                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3018
3019                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
3020                                 err = check_ld_abs(env, insn);
3021                                 if (err)
3022                                         return err;
3023
3024                         } else if (mode == BPF_IMM) {
3025                                 err = check_ld_imm(env, insn);
3026                                 if (err)
3027                                         return err;
3028
3029                                 insn_idx++;
3030                         } else {
3031                                 verbose("invalid BPF_LD mode\n");
3032                                 return -EINVAL;
3033                         }
3034                         reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
3035                 } else {
3036                         verbose("unknown insn class %d\n", class);
3037                         return -EINVAL;
3038                 }
3039
3040                 insn_idx++;
3041         }
3042
3043         verbose("processed %d insns\n", insn_processed);
3044         return 0;
3045 }
3046
3047 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_map *map,
3048                                         struct bpf_prog *prog)
3049
3050 {
3051         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT &&
3052             (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_HASH ||
3053              map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH) &&
3054             (map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC)) {
3055                 verbose("perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
3056                 return -EINVAL;
3057         }
3058         return 0;
3059 }
3060
3061 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
3062  * replace them with actual map pointers
3063  */
3064 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
3065 {
3066         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3067         int insn_cnt = env->prog->len;
3068         int i, j, err;
3069
3070         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
3071         if (err)
3072                 return err;
3073
3074         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3075                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
3076                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
3077                         verbose("BPF_LDX uses reserved fields\n");
3078                         return -EINVAL;
3079                 }
3080
3081                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
3082                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
3083                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
3084                         verbose("BPF_STX uses reserved fields\n");
3085                         return -EINVAL;
3086                 }
3087
3088                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
3089                         struct bpf_map *map;
3090                         struct fd f;
3091
3092                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
3093                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
3094                             insn[1].off != 0) {
3095                                 verbose("invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
3096                                 return -EINVAL;
3097                         }
3098
3099                         if (insn->src_reg == 0)
3100                                 /* valid generic load 64-bit imm */
3101                                 goto next_insn;
3102
3103                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
3104                                 verbose("unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
3105                                 return -EINVAL;
3106                         }
3107
3108                         f = fdget(insn->imm);
3109                         map = __bpf_map_get(f);
3110                         if (IS_ERR(map)) {
3111                                 verbose("fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
3112                                         insn->imm);
3113                                 return PTR_ERR(map);
3114                         }
3115
3116                         err = check_map_prog_compatibility(map, env->prog);
3117                         if (err) {
3118                                 fdput(f);
3119                                 return err;
3120                         }
3121
3122                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
3123                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
3124                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
3125
3126                         /* check whether we recorded this map already */
3127                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
3128                                 if (env->used_maps[j] == map) {
3129                                         fdput(f);
3130                                         goto next_insn;
3131                                 }
3132
3133                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
3134                                 fdput(f);
3135                                 return -E2BIG;
3136                         }
3137
3138                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
3139                          * the map will be released by release_maps() or it
3140                          * will be used by the valid program until it's unloaded
3141                          * and all maps are released in free_bpf_prog_info()
3142                          */
3143                         map = bpf_map_inc(map, false);
3144                         if (IS_ERR(map)) {
3145                                 fdput(f);
3146                                 return PTR_ERR(map);
3147                         }
3148                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
3149
3150                         fdput(f);
3151 next_insn:
3152                         insn++;
3153                         i++;
3154                 }
3155         }
3156
3157         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
3158          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
3159          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
3160          */
3161         return 0;
3162 }
3163
3164 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
3165 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
3166 {
3167         int i;
3168
3169         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
3170                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
3171 }
3172
3173 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
3174 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
3175 {
3176         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3177         int insn_cnt = env->prog->len;
3178         int i;
3179
3180         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
3181                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
3182                         insn->src_reg = 0;
3183 }
3184
3185 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
3186  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
3187  */
3188 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
3189 {
3190         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->prog->aux->ops;
3191         const int insn_cnt = env->prog->len;
3192         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
3193         struct bpf_prog *new_prog;
3194         enum bpf_access_type type;
3195         int i, cnt, delta = 0;
3196
3197         if (ops->gen_prologue) {
3198                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
3199                                         env->prog);
3200                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
3201                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
3202                         return -EINVAL;
3203                 } else if (cnt) {
3204                         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, 0,
3205                                                          insn_buf, cnt);
3206                         if (!new_prog)
3207                                 return -ENOMEM;
3208                         env->prog = new_prog;
3209                         delta += cnt - 1;
3210                 }
3211         }
3212
3213         if (!ops->convert_ctx_access)
3214                 return 0;
3215
3216         insn = env->prog->insnsi + delta;
3217
3218         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3219                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
3220                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
3221                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
3222                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
3223                         type = BPF_READ;
3224                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
3225                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
3226                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
3227                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
3228                         type = BPF_WRITE;
3229                 else
3230                         continue;
3231
3232                 if (env->insn_aux_data[i].ptr_type != PTR_TO_CTX)
3233                         continue;
3234
3235                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog);
3236                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
3237                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
3238                         return -EINVAL;
3239                 }
3240
3241                 new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, i + delta, insn_buf,
3242                                                  cnt);
3243                 if (!new_prog)
3244                         return -ENOMEM;
3245
3246                 delta += cnt - 1;
3247
3248                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
3249                 env->prog = new_prog;
3250                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
3251         }
3252
3253         return 0;
3254 }
3255
3256 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
3257 {
3258         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
3259         int i;
3260
3261         if (!env->explored_states)
3262                 return;
3263
3264         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
3265                 sl = env->explored_states[i];
3266
3267                 if (sl)
3268                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3269                                 sln = sl->next;
3270                                 kfree(sl);
3271                                 sl = sln;
3272                         }
3273         }
3274
3275         kfree(env->explored_states);
3276 }
3277
3278 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
3279 {
3280         char __user *log_ubuf = NULL;
3281         struct bpf_verifier_env *env;
3282         int ret = -EINVAL;
3283
3284         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
3285          * allocate/free it every time bpf_check() is called
3286          */
3287         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
3288         if (!env)
3289                 return -ENOMEM;
3290
3291         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
3292                                      (*prog)->len);
3293         ret = -ENOMEM;
3294         if (!env->insn_aux_data)
3295                 goto err_free_env;
3296         env->prog = *prog;
3297
3298         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
3299         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
3300
3301         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
3302                 /* user requested verbose verifier output
3303                  * and supplied buffer to store the verification trace
3304                  */
3305                 log_level = attr->log_level;
3306                 log_ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
3307                 log_size = attr->log_size;
3308                 log_len = 0;
3309
3310                 ret = -EINVAL;
3311                 /* log_* values have to be sane */
3312                 if (log_size < 128 || log_size > UINT_MAX >> 8 ||
3313                     log_level == 0 || log_ubuf == NULL)
3314                         goto err_unlock;
3315
3316                 ret = -ENOMEM;
3317                 log_buf = vmalloc(log_size);
3318                 if (!log_buf)
3319                         goto err_unlock;
3320         } else {
3321                 log_level = 0;
3322         }
3323
3324         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
3325         if (ret < 0)
3326                 goto skip_full_check;
3327
3328         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
3329                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
3330                                        GFP_USER);
3331         ret = -ENOMEM;
3332         if (!env->explored_states)
3333                 goto skip_full_check;
3334
3335         ret = check_cfg(env);
3336         if (ret < 0)
3337                 goto skip_full_check;
3338
3339         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
3340
3341         ret = do_check(env);
3342
3343 skip_full_check:
3344         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
3345         free_states(env);
3346
3347         if (ret == 0)
3348                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
3349                 ret = convert_ctx_accesses(env);
3350
3351         if (log_level && log_len >= log_size - 1) {
3352                 BUG_ON(log_len >= log_size);
3353                 /* verifier log exceeded user supplied buffer */
3354                 ret = -ENOSPC;
3355                 /* fall through to return what was recorded */
3356         }
3357
3358         /* copy verifier log back to user space including trailing zero */
3359         if (log_level && copy_to_user(log_ubuf, log_buf, log_len + 1) != 0) {
3360                 ret = -EFAULT;
3361                 goto free_log_buf;
3362         }
3363
3364         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
3365                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
3366                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
3367                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
3368                                                           GFP_KERNEL);
3369
3370                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
3371                         ret = -ENOMEM;
3372                         goto free_log_buf;
3373                 }
3374
3375                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
3376                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
3377                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
3378
3379                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
3380                  * bpf_ld_imm64 instructions
3381                  */
3382                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
3383         }
3384
3385 free_log_buf:
3386         if (log_level)
3387                 vfree(log_buf);
3388         if (!env->prog->aux->used_maps)
3389                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
3390                  * them now. Otherwise free_bpf_prog_info() will release them.
3391                  */
3392                 release_maps(env);
3393         *prog = env->prog;
3394 err_unlock:
3395         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
3396         vfree(env->insn_aux_data);
3397 err_free_env:
3398         kfree(env);
3399         return ret;
3400 }
3401
3402 int bpf_analyzer(struct bpf_prog *prog, const struct bpf_ext_analyzer_ops *ops,
3403                  void *priv)
3404 {
3405         struct bpf_verifier_env *env;
3406         int ret;
3407
3408         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
3409         if (!env)
3410                 return -ENOMEM;
3411
3412         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
3413                                      prog->len);
3414         ret = -ENOMEM;
3415         if (!env->insn_aux_data)
3416                 goto err_free_env;
3417         env->prog = prog;
3418         env->analyzer_ops = ops;
3419         env->analyzer_priv = priv;
3420
3421         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
3422         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
3423
3424         log_level = 0;
3425
3426         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
3427                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
3428                                        GFP_KERNEL);
3429         ret = -ENOMEM;
3430         if (!env->explored_states)
3431                 goto skip_full_check;
3432
3433         ret = check_cfg(env);
3434         if (ret < 0)
3435                 goto skip_full_check;
3436
3437         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
3438
3439         ret = do_check(env);
3440
3441 skip_full_check:
3442         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
3443         free_states(env);
3444
3445         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
3446         vfree(env->insn_aux_data);
3447 err_free_env:
3448         kfree(env);
3449         return ret;
3450 }
3451 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_analyzer);