drivers/md/dm-crypt.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2003 Jana Saout <jana@saout.de>
   3  * Copyright (C) 2004 Clemens Fruhwirth <clemens@endorphin.org>
   4  * Copyright (C) 2006-2017 Red Hat, Inc. All rights reserved.
   5  * Copyright (C) 2013-2017 Milan Broz <gmazyland@gmail.com>
   6  *
   7  * This file is released under the GPL.
   8  */
   9
  10 #include <linux/completion.h>
  11 #include <linux/err.h>
  12 #include <linux/module.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/key.h>
  16 #include <linux/bio.h>
  17 #include <linux/blkdev.h>
  18 #include <linux/mempool.h>
  19 #include <linux/slab.h>
  20 #include <linux/crypto.h>
  21 #include <linux/workqueue.h>
  22 #include <linux/kthread.h>
  23 #include <linux/backing-dev.h>
  24 #include <linux/atomic.h>
  25 #include <linux/scatterlist.h>
  26 #include <linux/rbtree.h>
  27 #include <linux/ctype.h>
  28 #include <asm/page.h>
  29 #include <asm/unaligned.h>
  30 #include <crypto/hash.h>
  31 #include <crypto/md5.h>
  32 #include <crypto/algapi.h>
  33 #include <crypto/skcipher.h>
  34 #include <crypto/aead.h>
  35 #include <crypto/authenc.h>
  36 #include <linux/rtnetlink.h> /* for struct rtattr and RTA macros only */
  37 #include <keys/user-type.h>
  38
  39 #include <linux/device-mapper.h>
  40
  41 #define DM_MSG_PREFIX "crypt"
  42
  43 /*
  44  * context holding the current state of a multi-part conversion
  45  */
  46 struct convert_context {
  47         struct completion restart;
  48         struct bio *bio_in;
  49         struct bio *bio_out;
  50         struct bvec_iter iter_in;
  51         struct bvec_iter iter_out;
  52         u64 cc_sector;
  53         atomic_t cc_pending;
  54         union {
  55                 struct skcipher_request *req;
  56                 struct aead_request *req_aead;
  57         } r;
  58
  59 };
  60
  61 /*
  62  * per bio private data
  63  */
  64 struct dm_crypt_io {
  65         struct crypt_config *cc;
  66         struct bio *base_bio;
  67         u8 *integrity_metadata;
  68         bool integrity_metadata_from_pool;
  69         struct work_struct work;
  70
  71         struct convert_context ctx;
  72
  73         atomic_t io_pending;
  74         blk_status_t error;
  75         sector_t sector;
  76
  77         struct rb_node rb_node;
  78 } CRYPTO_MINALIGN_ATTR;
  79
  80 struct dm_crypt_request {
  81         struct convert_context *ctx;
  82         struct scatterlist sg_in[4];
  83         struct scatterlist sg_out[4];
  84         u64 iv_sector;
  85 };
  86
  87 struct crypt_config;
  88
  89 struct crypt_iv_operations {
  90         int (*ctr)(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
  91                    const char *opts);
  92         void (*dtr)(struct crypt_config *cc);
  93         int (*init)(struct crypt_config *cc);
  94         int (*wipe)(struct crypt_config *cc);
  95         int (*generator)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
  96                          struct dm_crypt_request *dmreq);
  97         int (*post)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
  98                     struct dm_crypt_request *dmreq);
  99 };
 100
 101 struct iv_benbi_private {
 102         int shift;
 103 };
 104
 105 #define LMK_SEED_SIZE 64 /* hash + 0 */
 106 struct iv_lmk_private {
 107         struct crypto_shash *hash_tfm;
 108         u8 *seed;
 109 };
 110
 111 #define TCW_WHITENING_SIZE 16
 112 struct iv_tcw_private {
 113         struct crypto_shash *crc32_tfm;
 114         u8 *iv_seed;
 115         u8 *whitening;
 116 };
 117
 118 /*
 119  * Crypt: maps a linear range of a block device
 120  * and encrypts / decrypts at the same time.
 121  */
 122 enum flags { DM_CRYPT_SUSPENDED, DM_CRYPT_KEY_VALID,
 123              DM_CRYPT_SAME_CPU, DM_CRYPT_NO_OFFLOAD };
 124
 125 enum cipher_flags {
 126         CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD,      /* Use authenticated mode for cihper */
 127         CRYPT_IV_LARGE_SECTORS,         /* Calculate IV from sector_size, not 512B sectors */
 128 };
 129
 130 /*
 131  * The fields in here must be read only after initialization.
 132  */
 133 struct crypt_config {
 134         struct dm_dev *dev;
 135         sector_t start;
 136
 137         struct percpu_counter n_allocated_pages;
 138
 139         struct workqueue_struct *io_queue;
 140         struct workqueue_struct *crypt_queue;
 141
 142         spinlock_t write_thread_lock;
 143         struct task_struct *write_thread;
 144         struct rb_root write_tree;
 145
 146         char *cipher_string;
 147         char *cipher_auth;
 148         char *key_string;
 149
 150         const struct crypt_iv_operations *iv_gen_ops;
 151         union {
 152                 struct iv_benbi_private benbi;
 153                 struct iv_lmk_private lmk;
 154                 struct iv_tcw_private tcw;
 155         } iv_gen_private;
 156         u64 iv_offset;
 157         unsigned int iv_size;
 158         unsigned short int sector_size;
 159         unsigned char sector_shift;
 160
 161         union {
 162                 struct crypto_skcipher **tfms;
 163                 struct crypto_aead **tfms_aead;
 164         } cipher_tfm;
 165         unsigned tfms_count;
 166         unsigned long cipher_flags;
 167
 168         /*
 169          * Layout of each crypto request:
 170          *
 171          *   struct skcipher_request
 172          *      context
 173          *      padding
 174          *   struct dm_crypt_request
 175          *      padding
 176          *   IV
 177          *
 178          * The padding is added so that dm_crypt_request and the IV are
 179          * correctly aligned.
 180          */
 181         unsigned int dmreq_start;
 182
 183         unsigned int per_bio_data_size;
 184
 185         unsigned long flags;
 186         unsigned int key_size;
 187         unsigned int key_parts;      /* independent parts in key buffer */
 188         unsigned int key_extra_size; /* additional keys length */
 189         unsigned int key_mac_size;   /* MAC key size for authenc(...) */
 190
 191         unsigned int integrity_tag_size;
 192         unsigned int integrity_iv_size;
 193         unsigned int on_disk_tag_size;
 194
 195         /*
 196          * pool for per bio private data, crypto requests,
 197          * encryption requeusts/buffer pages and integrity tags
 198          */
 199         unsigned tag_pool_max_sectors;
 200         mempool_t tag_pool;
 201         mempool_t req_pool;
 202         mempool_t page_pool;
 203
 204         struct bio_set bs;
 205         struct mutex bio_alloc_lock;
 206
 207         u8 *authenc_key; /* space for keys in authenc() format (if used) */
 208         u8 key[0];
 209 };
 210
 211 #define MIN_IOS         64
 212 #define MAX_TAG_SIZE    480
 213 #define POOL_ENTRY_SIZE 512
 214
 215 static DEFINE_SPINLOCK(dm_crypt_clients_lock);
 216 static unsigned dm_crypt_clients_n = 0;
 217 static volatile unsigned long dm_crypt_pages_per_client;
 218 #define DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT                 2
 219 #define DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT           (BIO_MAX_PAGES * 16)
 220
 221 static void clone_init(struct dm_crypt_io *, struct bio *);
 222 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io);
 223 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
 224                                              struct scatterlist *sg);
 225
 226 /*
 227  * Use this to access cipher attributes that are independent of the key.
 228  */
 229 static struct crypto_skcipher *any_tfm(struct crypt_config *cc)
 230 {
 231         return cc->cipher_tfm.tfms[0];
 232 }
 233
 234 static struct crypto_aead *any_tfm_aead(struct crypt_config *cc)
 235 {
 236         return cc->cipher_tfm.tfms_aead[0];
 237 }
 238
 239 /*
 240  * Different IV generation algorithms:
 241  *
 242  * plain: the initial vector is the 32-bit little-endian version of the sector
 243  *        number, padded with zeros if necessary.
 244  *
 245  * plain64: the initial vector is the 64-bit little-endian version of the sector
 246  *        number, padded with zeros if necessary.
 247  *
 248  * plain64be: the initial vector is the 64-bit big-endian version of the sector
 249  *        number, padded with zeros if necessary.
 250  *
 251  * essiv: "encrypted sector|salt initial vector", the sector number is
 252  *        encrypted with the bulk cipher using a salt as key. The salt
 253  *        should be derived from the bulk cipher's key via hashing.
 254  *
 255  * benbi: the 64-bit "big-endian 'narrow block'-count", starting at 1
 256  *        (needed for LRW-32-AES and possible other narrow block modes)
 257  *
 258  * null: the initial vector is always zero.  Provides compatibility with
 259  *       obsolete loop_fish2 devices.  Do not use for new devices.
 260  *
 261  * lmk:  Compatible implementation of the block chaining mode used
 262  *       by the Loop-AES block device encryption system
 263  *       designed by Jari Ruusu. See http://loop-aes.sourceforge.net/
 264  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
 265  *       with an IV derived from the sector number, the data and
 266  *       optionally extra IV seed.
 267  *       This means that after decryption the first block
 268  *       of sector must be tweaked according to decrypted data.
 269  *       Loop-AES can use three encryption schemes:
 270  *         version 1: is plain aes-cbc mode
 271  *         version 2: uses 64 multikey scheme with lmk IV generator
 272  *         version 3: the same as version 2 with additional IV seed
 273  *                   (it uses 65 keys, last key is used as IV seed)
 274  *
 275  * tcw:  Compatible implementation of the block chaining mode used
 276  *       by the TrueCrypt device encryption system (prior to version 4.1).
 277  *       For more info see: https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/wikis/TrueCryptOnDiskFormat
 278  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
 279  *       with an IV derived from initial key and the sector number.
 280  *       In addition, whitening value is applied on every sector, whitening
 281  *       is calculated from initial key, sector number and mixed using CRC32.
 282  *       Note that this encryption scheme is vulnerable to watermarking attacks
 283  *       and should be used for old compatible containers access only.
 284  *
 285  * eboiv: Encrypted byte-offset IV (used in Bitlocker in CBC mode)
 286  *        The IV is encrypted little-endian byte-offset (with the same key
 287  *        and cipher as the volume).
 288  */
 289
 290 static int crypt_iv_plain_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 291                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 292 {
 293         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 294         *(__le32 *)iv = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xffffffff);
 295
 296         return 0;
 297 }
 298
 299 static int crypt_iv_plain64_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 300                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 301 {
 302         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 303         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 304
 305         return 0;
 306 }
 307
 308 static int crypt_iv_plain64be_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 309                                   struct dm_crypt_request *dmreq)
 310 {
 311         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 312         /* iv_size is at least of size u64; usually it is 16 bytes */
 313         *(__be64 *)&iv[cc->iv_size - sizeof(u64)] = cpu_to_be64(dmreq->iv_sector);
 314
 315         return 0;
 316 }
 317
 318 static int crypt_iv_essiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 319                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 320 {
 321         /*
 322          * ESSIV encryption of the IV is now handled by the crypto API,
 323          * so just pass the plain sector number here.
 324          */
 325         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 326         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 327
 328         return 0;
 329 }
 330
 331 static int crypt_iv_benbi_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 332                               const char *opts)
 333 {
 334         unsigned bs;
 335         int log;
 336
 337         if (test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags))
 338                 bs = crypto_aead_blocksize(any_tfm_aead(cc));
 339         else
 340                 bs = crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc));
 341         log = ilog2(bs);
 342
 343         /* we need to calculate how far we must shift the sector count
 344          * to get the cipher block count, we use this shift in _gen */
 345
 346         if (1 << log != bs) {
 347                 ti->error = "cypher blocksize is not a power of 2";
 348                 return -EINVAL;
 349         }
 350
 351         if (log > 9) {
 352                 ti->error = "cypher blocksize is > 512";
 353                 return -EINVAL;
 354         }
 355
 356         cc->iv_gen_private.benbi.shift = 9 - log;
 357
 358         return 0;
 359 }
 360
 361 static void crypt_iv_benbi_dtr(struct crypt_config *cc)
 362 {
 363 }
 364
 365 static int crypt_iv_benbi_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 366                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 367 {
 368         __be64 val;
 369
 370         memset(iv, 0, cc->iv_size - sizeof(u64)); /* rest is cleared below */
 371
 372         val = cpu_to_be64(((u64)dmreq->iv_sector << cc->iv_gen_private.benbi.shift) + 1);
 373         put_unaligned(val, (__be64 *)(iv + cc->iv_size - sizeof(u64)));
 374
 375         return 0;
 376 }
 377
 378 static int crypt_iv_null_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 379                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 380 {
 381         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 382
 383         return 0;
 384 }
 385
 386 static void crypt_iv_lmk_dtr(struct crypt_config *cc)
 387 {
 388         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 389
 390         if (lmk->hash_tfm && !IS_ERR(lmk->hash_tfm))
 391                 crypto_free_shash(lmk->hash_tfm);
 392         lmk->hash_tfm = NULL;
 393
 394         kzfree(lmk->seed);
 395         lmk->seed = NULL;
 396 }
 397
 398 static int crypt_iv_lmk_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 399                             const char *opts)
 400 {
 401         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 402
 403         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
 404                 ti->error = "Unsupported sector size for LMK";
 405                 return -EINVAL;
 406         }
 407
 408         lmk->hash_tfm = crypto_alloc_shash("md5", 0, 0);
 409         if (IS_ERR(lmk->hash_tfm)) {
 410                 ti->error = "Error initializing LMK hash";
 411                 return PTR_ERR(lmk->hash_tfm);
 412         }
 413
 414         /* No seed in LMK version 2 */
 415         if (cc->key_parts == cc->tfms_count) {
 416                 lmk->seed = NULL;
 417                 return 0;
 418         }
 419
 420         lmk->seed = kzalloc(LMK_SEED_SIZE, GFP_KERNEL);
 421         if (!lmk->seed) {
 422                 crypt_iv_lmk_dtr(cc);
 423                 ti->error = "Error kmallocing seed storage in LMK";
 424                 return -ENOMEM;
 425         }
 426
 427         return 0;
 428 }
 429
 430 static int crypt_iv_lmk_init(struct crypt_config *cc)
 431 {
 432         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 433         int subkey_size = cc->key_size / cc->key_parts;
 434
 435         /* LMK seed is on the position of LMK_KEYS + 1 key */
 436         if (lmk->seed)
 437                 memcpy(lmk->seed, cc->key + (cc->tfms_count * subkey_size),
 438                        crypto_shash_digestsize(lmk->hash_tfm));
 439
 440         return 0;
 441 }
 442
 443 static int crypt_iv_lmk_wipe(struct crypt_config *cc)
 444 {
 445         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 446
 447         if (lmk->seed)
 448                 memset(lmk->seed, 0, LMK_SEED_SIZE);
 449
 450         return 0;
 451 }
 452
 453 static int crypt_iv_lmk_one(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 454                             struct dm_crypt_request *dmreq,
 455                             u8 *data)
 456 {
 457         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 458         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, lmk->hash_tfm);
 459         struct md5_state md5state;
 460         __le32 buf[4];
 461         int i, r;
 462
 463         desc->tfm = lmk->hash_tfm;
 464
 465         r = crypto_shash_init(desc);
 466         if (r)
 467                 return r;
 468
 469         if (lmk->seed) {
 470                 r = crypto_shash_update(desc, lmk->seed, LMK_SEED_SIZE);
 471                 if (r)
 472                         return r;
 473         }
 474
 475         /* Sector is always 512B, block size 16, add data of blocks 1-31 */
 476         r = crypto_shash_update(desc, data + 16, 16 * 31);
 477         if (r)
 478                 return r;
 479
 480         /* Sector is cropped to 56 bits here */
 481         buf[0] = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xFFFFFFFF);
 482         buf[1] = cpu_to_le32((((u64)dmreq->iv_sector >> 32) & 0x00FFFFFF) | 0x80000000);
 483         buf[2] = cpu_to_le32(4024);
 484         buf[3] = 0;
 485         r = crypto_shash_update(desc, (u8 *)buf, sizeof(buf));
 486         if (r)
 487                 return r;
 488
 489         /* No MD5 padding here */
 490         r = crypto_shash_export(desc, &md5state);
 491         if (r)
 492                 return r;
 493
 494         for (i = 0; i < MD5_HASH_WORDS; i++)
 495                 __cpu_to_le32s(&md5state.hash[i]);
 496         memcpy(iv, &md5state.hash, cc->iv_size);
 497
 498         return 0;
 499 }
 500
 501 static int crypt_iv_lmk_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 502                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 503 {
 504         struct scatterlist *sg;
 505         u8 *src;
 506         int r = 0;
 507
 508         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 509                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 510                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 511                 r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, src + sg->offset);
 512                 kunmap_atomic(src);
 513         } else
 514                 memset(iv, 0, cc->iv_size);
 515
 516         return r;
 517 }
 518
 519 static int crypt_iv_lmk_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 520                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 521 {
 522         struct scatterlist *sg;
 523         u8 *dst;
 524         int r;
 525
 526         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE)
 527                 return 0;
 528
 529         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 530         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 531         r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, dst + sg->offset);
 532
 533         /* Tweak the first block of plaintext sector */
 534         if (!r)
 535                 crypto_xor(dst + sg->offset, iv, cc->iv_size);
 536
 537         kunmap_atomic(dst);
 538         return r;
 539 }
 540
 541 static void crypt_iv_tcw_dtr(struct crypt_config *cc)
 542 {
 543         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 544
 545         kzfree(tcw->iv_seed);
 546         tcw->iv_seed = NULL;
 547         kzfree(tcw->whitening);
 548         tcw->whitening = NULL;
 549
 550         if (tcw->crc32_tfm && !IS_ERR(tcw->crc32_tfm))
 551                 crypto_free_shash(tcw->crc32_tfm);
 552         tcw->crc32_tfm = NULL;
 553 }
 554
 555 static int crypt_iv_tcw_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 556                             const char *opts)
 557 {
 558         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 559
 560         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
 561                 ti->error = "Unsupported sector size for TCW";
 562                 return -EINVAL;
 563         }
 564
 565         if (cc->key_size <= (cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE)) {
 566                 ti->error = "Wrong key size for TCW";
 567                 return -EINVAL;
 568         }
 569
 570         tcw->crc32_tfm = crypto_alloc_shash("crc32", 0, 0);
 571         if (IS_ERR(tcw->crc32_tfm)) {
 572                 ti->error = "Error initializing CRC32 in TCW";
 573                 return PTR_ERR(tcw->crc32_tfm);
 574         }
 575
 576         tcw->iv_seed = kzalloc(cc->iv_size, GFP_KERNEL);
 577         tcw->whitening = kzalloc(TCW_WHITENING_SIZE, GFP_KERNEL);
 578         if (!tcw->iv_seed || !tcw->whitening) {
 579                 crypt_iv_tcw_dtr(cc);
 580                 ti->error = "Error allocating seed storage in TCW";
 581                 return -ENOMEM;
 582         }
 583
 584         return 0;
 585 }
 586
 587 static int crypt_iv_tcw_init(struct crypt_config *cc)
 588 {
 589         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 590         int key_offset = cc->key_size - cc->iv_size - TCW_WHITENING_SIZE;
 591
 592         memcpy(tcw->iv_seed, &cc->key[key_offset], cc->iv_size);
 593         memcpy(tcw->whitening, &cc->key[key_offset + cc->iv_size],
 594                TCW_WHITENING_SIZE);
 595
 596         return 0;
 597 }
 598
 599 static int crypt_iv_tcw_wipe(struct crypt_config *cc)
 600 {
 601         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 602
 603         memset(tcw->iv_seed, 0, cc->iv_size);
 604         memset(tcw->whitening, 0, TCW_WHITENING_SIZE);
 605
 606         return 0;
 607 }
 608
 609 static int crypt_iv_tcw_whitening(struct crypt_config *cc,
 610                                   struct dm_crypt_request *dmreq,
 611                                   u8 *data)
 612 {
 613         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 614         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 615         u8 buf[TCW_WHITENING_SIZE];
 616         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, tcw->crc32_tfm);
 617         int i, r;
 618
 619         /* xor whitening with sector number */
 620         crypto_xor_cpy(buf, tcw->whitening, (u8 *)&sector, 8);
 621         crypto_xor_cpy(&buf[8], tcw->whitening + 8, (u8 *)&sector, 8);
 622
 623         /* calculate crc32 for every 32bit part and xor it */
 624         desc->tfm = tcw->crc32_tfm;
 625         for (i = 0; i < 4; i++) {
 626                 r = crypto_shash_init(desc);
 627                 if (r)
 628                         goto out;
 629                 r = crypto_shash_update(desc, &buf[i * 4], 4);
 630                 if (r)
 631                         goto out;
 632                 r = crypto_shash_final(desc, &buf[i * 4]);
 633                 if (r)
 634                         goto out;
 635         }
 636         crypto_xor(&buf[0], &buf[12], 4);
 637         crypto_xor(&buf[4], &buf[8], 4);
 638
 639         /* apply whitening (8 bytes) to whole sector */
 640         for (i = 0; i < ((1 << SECTOR_SHIFT) / 8); i++)
 641                 crypto_xor(data + i * 8, buf, 8);
 642 out:
 643         memzero_explicit(buf, sizeof(buf));
 644         return r;
 645 }
 646
 647 static int crypt_iv_tcw_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 648                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 649 {
 650         struct scatterlist *sg;
 651         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 652         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 653         u8 *src;
 654         int r = 0;
 655
 656         /* Remove whitening from ciphertext */
 657         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
 658                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 659                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 660                 r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, src + sg->offset);
 661                 kunmap_atomic(src);
 662         }
 663
 664         /* Calculate IV */
 665         crypto_xor_cpy(iv, tcw->iv_seed, (u8 *)&sector, 8);
 666         if (cc->iv_size > 8)
 667                 crypto_xor_cpy(&iv[8], tcw->iv_seed + 8, (u8 *)&sector,
 668                                cc->iv_size - 8);
 669
 670         return r;
 671 }
 672
 673 static int crypt_iv_tcw_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 674                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 675 {
 676         struct scatterlist *sg;
 677         u8 *dst;
 678         int r;
 679
 680         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
 681                 return 0;
 682
 683         /* Apply whitening on ciphertext */
 684         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 685         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 686         r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, dst + sg->offset);
 687         kunmap_atomic(dst);
 688
 689         return r;
 690 }
 691
 692 static int crypt_iv_random_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 693                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 694 {
 695         /* Used only for writes, there must be an additional space to store IV */
 696         get_random_bytes(iv, cc->iv_size);
 697         return 0;
 698 }
 699
 700 static int crypt_iv_eboiv_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 701                             const char *opts)
 702 {
 703         if (test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags)) {
 704                 ti->error = "AEAD transforms not supported for EBOIV";
 705                 return -EINVAL;
 706         }
 707
 708         if (crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc)) != cc->iv_size) {
 709                 ti->error = "Block size of EBOIV cipher does "
 710                             "not match IV size of block cipher";
 711                 return -EINVAL;
 712         }
 713
 714         return 0;
 715 }
 716
 717 static int crypt_iv_eboiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 718                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 719 {
 720         u8 buf[MAX_CIPHER_BLOCKSIZE] __aligned(__alignof__(__le64));
 721         struct skcipher_request *req;
 722         struct scatterlist src, dst;
 723         struct crypto_wait wait;
 724         int err;
 725
 726         req = skcipher_request_alloc(any_tfm(cc), GFP_NOIO);
 727         if (!req)
 728                 return -ENOMEM;
 729
 730         memset(buf, 0, cc->iv_size);
 731         *(__le64 *)buf = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector * cc->sector_size);
 732
 733         sg_init_one(&src, page_address(ZERO_PAGE(0)), cc->iv_size);
 734         sg_init_one(&dst, iv, cc->iv_size);
 735         skcipher_request_set_crypt(req, &src, &dst, cc->iv_size, buf);
 736         skcipher_request_set_callback(req, 0, crypto_req_done, &wait);
 737         err = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 738         skcipher_request_free(req);
 739
 740         return err;
 741 }
 742
 743 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain_ops = {
 744         .generator = crypt_iv_plain_gen
 745 };
 746
 747 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64_ops = {
 748         .generator = crypt_iv_plain64_gen
 749 };
 750
 751 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64be_ops = {
 752         .generator = crypt_iv_plain64be_gen
 753 };
 754
 755 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_essiv_ops = {
 756         .generator = crypt_iv_essiv_gen
 757 };
 758
 759 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_benbi_ops = {
 760         .ctr       = crypt_iv_benbi_ctr,
 761         .dtr       = crypt_iv_benbi_dtr,
 762         .generator = crypt_iv_benbi_gen
 763 };
 764
 765 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_null_ops = {
 766         .generator = crypt_iv_null_gen
 767 };
 768
 769 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_lmk_ops = {
 770         .ctr       = crypt_iv_lmk_ctr,
 771         .dtr       = crypt_iv_lmk_dtr,
 772         .init      = crypt_iv_lmk_init,
 773         .wipe      = crypt_iv_lmk_wipe,
 774         .generator = crypt_iv_lmk_gen,
 775         .post      = crypt_iv_lmk_post
 776 };
 777
 778 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_tcw_ops = {
 779         .ctr       = crypt_iv_tcw_ctr,
 780         .dtr       = crypt_iv_tcw_dtr,
 781         .init      = crypt_iv_tcw_init,
 782         .wipe      = crypt_iv_tcw_wipe,
 783         .generator = crypt_iv_tcw_gen,
 784         .post      = crypt_iv_tcw_post
 785 };
 786
 787 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_random_ops = {
 788         .generator = crypt_iv_random_gen
 789 };
 790
 791 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_eboiv_ops = {
 792         .ctr       = crypt_iv_eboiv_ctr,
 793         .generator = crypt_iv_eboiv_gen
 794 };
 795
 796 /*
 797  * Integrity extensions
 798  */
 799 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc)
 800 {
 801         return test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
 802 }
 803
 804 static bool crypt_integrity_hmac(struct crypt_config *cc)
 805 {
 806         return crypt_integrity_aead(cc) && cc->key_mac_size;
 807 }
 808
 809 /* Get sg containing data */
 810 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
 811                                              struct scatterlist *sg)
 812 {
 813         if (unlikely(crypt_integrity_aead(cc)))
 814                 return &sg[2];
 815
 816         return sg;
 817 }
 818
 819 static int dm_crypt_integrity_io_alloc(struct dm_crypt_io *io, struct bio *bio)
 820 {
 821         struct bio_integrity_payload *bip;
 822         unsigned int tag_len;
 823         int ret;
 824
 825         if (!bio_sectors(bio) || !io->cc->on_disk_tag_size)
 826                 return 0;
 827
 828         bip = bio_integrity_alloc(bio, GFP_NOIO, 1);
 829         if (IS_ERR(bip))
 830                 return PTR_ERR(bip);
 831
 832         tag_len = io->cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> io->cc->sector_shift);
 833
 834         bip->bip_iter.bi_size = tag_len;
 835         bip->bip_iter.bi_sector = io->cc->start + io->sector;
 836
 837         ret = bio_integrity_add_page(bio, virt_to_page(io->integrity_metadata),
 838                                      tag_len, offset_in_page(io->integrity_metadata));
 839         if (unlikely(ret != tag_len))
 840                 return -ENOMEM;
 841
 842         return 0;
 843 }
 844
 845 static int crypt_integrity_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti)
 846 {
 847 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
 848         struct blk_integrity *bi = blk_get_integrity(cc->dev->bdev->bd_disk);
 849         struct mapped_device *md = dm_table_get_md(ti->table);
 850
 851         /* From now we require underlying device with our integrity profile */
 852         if (!bi || strcasecmp(bi->profile->name, "DM-DIF-EXT-TAG")) {
 853                 ti->error = "Integrity profile not supported.";
 854                 return -EINVAL;
 855         }
 856
 857         if (bi->tag_size != cc->on_disk_tag_size ||
 858             bi->tuple_size != cc->on_disk_tag_size) {
 859                 ti->error = "Integrity profile tag size mismatch.";
 860                 return -EINVAL;
 861         }
 862         if (1 << bi->interval_exp != cc->sector_size) {
 863                 ti->error = "Integrity profile sector size mismatch.";
 864                 return -EINVAL;
 865         }
 866
 867         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
 868                 cc->integrity_tag_size = cc->on_disk_tag_size - cc->integrity_iv_size;
 869                 DMDEBUG("%s: Integrity AEAD, tag size %u, IV size %u.", dm_device_name(md),
 870                        cc->integrity_tag_size, cc->integrity_iv_size);
 871
 872                 if (crypto_aead_setauthsize(any_tfm_aead(cc), cc->integrity_tag_size)) {
 873                         ti->error = "Integrity AEAD auth tag size is not supported.";
 874                         return -EINVAL;
 875                 }
 876         } else if (cc->integrity_iv_size)
 877                 DMDEBUG("%s: Additional per-sector space %u bytes for IV.", dm_device_name(md),
 878                        cc->integrity_iv_size);
 879
 880         if ((cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size) != bi->tag_size) {
 881                 ti->error = "Not enough space for integrity tag in the profile.";
 882                 return -EINVAL;
 883         }
 884
 885         return 0;
 886 #else
 887         ti->error = "Integrity profile not supported.";
 888         return -EINVAL;
 889 #endif
 890 }
 891
 892 static void crypt_convert_init(struct crypt_config *cc,
 893                                struct convert_context *ctx,
 894                                struct bio *bio_out, struct bio *bio_in,
 895                                sector_t sector)
 896 {
 897         ctx->bio_in = bio_in;
 898         ctx->bio_out = bio_out;
 899         if (bio_in)
 900                 ctx->iter_in = bio_in->bi_iter;
 901         if (bio_out)
 902                 ctx->iter_out = bio_out->bi_iter;
 903         ctx->cc_sector = sector + cc->iv_offset;
 904         init_completion(&ctx->restart);
 905 }
 906
 907 static struct dm_crypt_request *dmreq_of_req(struct crypt_config *cc,
 908                                              void *req)
 909 {
 910         return (struct dm_crypt_request *)((char *)req + cc->dmreq_start);
 911 }
 912
 913 static void *req_of_dmreq(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
 914 {
 915         return (void *)((char *)dmreq - cc->dmreq_start);
 916 }
 917
 918 static u8 *iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
 919                        struct dm_crypt_request *dmreq)
 920 {
 921         if (crypt_integrity_aead(cc))
 922                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
 923                         crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc)) + 1);
 924         else
 925                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
 926                         crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc)) + 1);
 927 }
 928
 929 static u8 *org_iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
 930                        struct dm_crypt_request *dmreq)
 931 {
 932         return iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size;
 933 }
 934
 935 static __le64 *org_sector_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
 936                        struct dm_crypt_request *dmreq)
 937 {
 938         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size + cc->iv_size;
 939         return (__le64 *) ptr;
 940 }
 941
 942 static unsigned int *org_tag_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
 943                        struct dm_crypt_request *dmreq)
 944 {
 945         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size +
 946                   cc->iv_size + sizeof(uint64_t);
 947         return (unsigned int*)ptr;
 948 }
 949
 950 static void *tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
 951                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 952 {
 953         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
 954         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
 955
 956         return &io->integrity_metadata[*org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) *
 957                 cc->on_disk_tag_size];
 958 }
 959
 960 static void *iv_tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
 961                                struct dm_crypt_request *dmreq)
 962 {
 963         return tag_from_dmreq(cc, dmreq) + cc->integrity_tag_size;
 964 }
 965
 966 static int crypt_convert_block_aead(struct crypt_config *cc,
 967                                      struct convert_context *ctx,
 968                                      struct aead_request *req,
 969                                      unsigned int tag_offset)
 970 {
 971         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
 972         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
 973         struct dm_crypt_request *dmreq;
 974         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv, *tag;
 975         __le64 *sector;
 976         int r = 0;
 977
 978         BUG_ON(cc->integrity_iv_size && cc->integrity_iv_size != cc->iv_size);
 979
 980         /* Reject unexpected unaligned bio. */
 981         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
 982                 return -EIO;
 983
 984         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
 985         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
 986         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
 987                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
 988         dmreq->ctx = ctx;
 989
 990         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
 991
 992         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
 993         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
 994
 995         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
 996         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
 997         tag = tag_from_dmreq(cc, dmreq);
 998         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
 999
1000         /* AEAD request:
1001          *  |----- AAD -------|------ DATA -------|-- AUTH TAG --|
1002          *  | (authenticated) | (auth+encryption) |              |
1003          *  | sector_LE |  IV |  sector in/out    |  tag in/out  |
1004          */
1005         sg_init_table(dmreq->sg_in, 4);
1006         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[0], sector, sizeof(uint64_t));
1007         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[1], org_iv, cc->iv_size);
1008         sg_set_page(&dmreq->sg_in[2], bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1009         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1010
1011         sg_init_table(dmreq->sg_out, 4);
1012         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[0], sector, sizeof(uint64_t));
1013         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[1], org_iv, cc->iv_size);
1014         sg_set_page(&dmreq->sg_out[2], bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1015         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1016
1017         if (cc->iv_gen_ops) {
1018                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1019                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1020                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->iv_size);
1021                 } else {
1022                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1023                         if (r < 0)
1024                                 return r;
1025                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1026                         if (cc->integrity_iv_size)
1027                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->iv_size);
1028                 }
1029                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1030                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1031         }
1032
1033         aead_request_set_ad(req, sizeof(uint64_t) + cc->iv_size);
1034         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE) {
1035                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1036                                        cc->sector_size, iv);
1037                 r = crypto_aead_encrypt(req);
1038                 if (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size != cc->on_disk_tag_size)
1039                         memset(tag + cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size, 0,
1040                                cc->on_disk_tag_size - (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size));
1041         } else {
1042                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1043                                        cc->sector_size + cc->integrity_tag_size, iv);
1044                 r = crypto_aead_decrypt(req);
1045         }
1046
1047         if (r == -EBADMSG) {
1048                 char b[BDEVNAME_SIZE];
1049                 DMERR_LIMIT("%s: INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu", bio_devname(ctx->bio_in, b),
1050                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*sector));
1051         }
1052
1053         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1054                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1055
1056         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1057         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1058
1059         return r;
1060 }
1061
1062 static int crypt_convert_block_skcipher(struct crypt_config *cc,
1063                                         struct convert_context *ctx,
1064                                         struct skcipher_request *req,
1065                                         unsigned int tag_offset)
1066 {
1067         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1068         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1069         struct scatterlist *sg_in, *sg_out;
1070         struct dm_crypt_request *dmreq;
1071         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv;
1072         __le64 *sector;
1073         int r = 0;
1074
1075         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1076         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1077                 return -EIO;
1078
1079         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1080         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1081         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1082                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1083         dmreq->ctx = ctx;
1084
1085         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1086
1087         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1088         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1089         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1090
1091         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1092         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1093
1094         /* For skcipher we use only the first sg item */
1095         sg_in  = &dmreq->sg_in[0];
1096         sg_out = &dmreq->sg_out[0];
1097
1098         sg_init_table(sg_in, 1);
1099         sg_set_page(sg_in, bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1100
1101         sg_init_table(sg_out, 1);
1102         sg_set_page(sg_out, bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1103
1104         if (cc->iv_gen_ops) {
1105                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1106                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1107                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->integrity_iv_size);
1108                 } else {
1109                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1110                         if (r < 0)
1111                                 return r;
1112                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1113                         if (cc->integrity_iv_size)
1114                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->integrity_iv_size);
1115                 }
1116                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1117                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1118         }
1119
1120         skcipher_request_set_crypt(req, sg_in, sg_out, cc->sector_size, iv);
1121
1122         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE)
1123                 r = crypto_skcipher_encrypt(req);
1124         else
1125                 r = crypto_skcipher_decrypt(req);
1126
1127         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1128                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1129
1130         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1131         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1132
1133         return r;
1134 }
1135
1136 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1137                                int error);
1138
1139 static void crypt_alloc_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1140                                      struct convert_context *ctx)
1141 {
1142         unsigned key_index = ctx->cc_sector & (cc->tfms_count - 1);
1143
1144         if (!ctx->r.req)
1145                 ctx->r.req = mempool_alloc(&cc->req_pool, GFP_NOIO);
1146
1147         skcipher_request_set_tfm(ctx->r.req, cc->cipher_tfm.tfms[key_index]);
1148
1149         /*
1150          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1151          * requests if driver request queue is full.
1152          */
1153         skcipher_request_set_callback(ctx->r.req,
1154             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1155             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req));
1156 }
1157
1158 static void crypt_alloc_req_aead(struct crypt_config *cc,
1159                                  struct convert_context *ctx)
1160 {
1161         if (!ctx->r.req_aead)
1162                 ctx->r.req_aead = mempool_alloc(&cc->req_pool, GFP_NOIO);
1163
1164         aead_request_set_tfm(ctx->r.req_aead, cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1165
1166         /*
1167          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1168          * requests if driver request queue is full.
1169          */
1170         aead_request_set_callback(ctx->r.req_aead,
1171             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1172             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req_aead));
1173 }
1174
1175 static void crypt_alloc_req(struct crypt_config *cc,
1176                             struct convert_context *ctx)
1177 {
1178         if (crypt_integrity_aead(cc))
1179                 crypt_alloc_req_aead(cc, ctx);
1180         else
1181                 crypt_alloc_req_skcipher(cc, ctx);
1182 }
1183
1184 static void crypt_free_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1185                                     struct skcipher_request *req, struct bio *base_bio)
1186 {
1187         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1188
1189         if ((struct skcipher_request *)(io + 1) != req)
1190                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1191 }
1192
1193 static void crypt_free_req_aead(struct crypt_config *cc,
1194                                 struct aead_request *req, struct bio *base_bio)
1195 {
1196         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1197
1198         if ((struct aead_request *)(io + 1) != req)
1199                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1200 }
1201
1202 static void crypt_free_req(struct crypt_config *cc, void *req, struct bio *base_bio)
1203 {
1204         if (crypt_integrity_aead(cc))
1205                 crypt_free_req_aead(cc, req, base_bio);
1206         else
1207                 crypt_free_req_skcipher(cc, req, base_bio);
1208 }
1209
1210 /*
1211  * Encrypt / decrypt data from one bio to another one (can be the same one)
1212  */
1213 static blk_status_t crypt_convert(struct crypt_config *cc,
1214                          struct convert_context *ctx)
1215 {
1216         unsigned int tag_offset = 0;
1217         unsigned int sector_step = cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT;
1218         int r;
1219
1220         atomic_set(&ctx->cc_pending, 1);
1221
1222         while (ctx->iter_in.bi_size && ctx->iter_out.bi_size) {
1223
1224                 crypt_alloc_req(cc, ctx);
1225                 atomic_inc(&ctx->cc_pending);
1226
1227                 if (crypt_integrity_aead(cc))
1228                         r = crypt_convert_block_aead(cc, ctx, ctx->r.req_aead, tag_offset);
1229                 else
1230                         r = crypt_convert_block_skcipher(cc, ctx, ctx->r.req, tag_offset);
1231
1232                 switch (r) {
1233                 /*
1234                  * The request was queued by a crypto driver
1235                  * but the driver request queue is full, let's wait.
1236                  */
1237                 case -EBUSY:
1238                         wait_for_completion(&ctx->restart);
1239                         reinit_completion(&ctx->restart);
1240                         /* fall through */
1241                 /*
1242                  * The request is queued and processed asynchronously,
1243                  * completion function kcryptd_async_done() will be called.
1244                  */
1245                 case -EINPROGRESS:
1246                         ctx->r.req = NULL;
1247                         ctx->cc_sector += sector_step;
1248                         tag_offset++;
1249                         continue;
1250                 /*
1251                  * The request was already processed (synchronously).
1252                  */
1253                 case 0:
1254                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1255                         ctx->cc_sector += sector_step;
1256                         tag_offset++;
1257                         cond_resched();
1258                         continue;
1259                 /*
1260                  * There was a data integrity error.
1261                  */
1262                 case -EBADMSG:
1263                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1264                         return BLK_STS_PROTECTION;
1265                 /*
1266                  * There was an error while processing the request.
1267                  */
1268                 default:
1269                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1270                         return BLK_STS_IOERR;
1271                 }
1272         }
1273
1274         return 0;
1275 }
1276
1277 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone);
1278
1279 /*
1280  * Generate a new unfragmented bio with the given size
1281  * This should never violate the device limitations (but only because
1282  * max_segment_size is being constrained to PAGE_SIZE).
1283  *
1284  * This function may be called concurrently. If we allocate from the mempool
1285  * concurrently, there is a possibility of deadlock. For example, if we have
1286  * mempool of 256 pages, two processes, each wanting 256, pages allocate from
1287  * the mempool concurrently, it may deadlock in a situation where both processes
1288  * have allocated 128 pages and the mempool is exhausted.
1289  *
1290  * In order to avoid this scenario we allocate the pages under a mutex.
1291  *
1292  * In order to not degrade performance with excessive locking, we try
1293  * non-blocking allocations without a mutex first but on failure we fallback
1294  * to blocking allocations with a mutex.
1295  */
1296 static struct bio *crypt_alloc_buffer(struct dm_crypt_io *io, unsigned size)
1297 {
1298         struct crypt_config *cc = io->cc;
1299         struct bio *clone;
1300         unsigned int nr_iovecs = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1301         gfp_t gfp_mask = GFP_NOWAIT | __GFP_HIGHMEM;
1302         unsigned i, len, remaining_size;
1303         struct page *page;
1304
1305 retry:
1306         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1307                 mutex_lock(&cc->bio_alloc_lock);
1308
1309         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, nr_iovecs, &cc->bs);
1310         if (!clone)
1311                 goto out;
1312
1313         clone_init(io, clone);
1314
1315         remaining_size = size;
1316
1317         for (i = 0; i < nr_iovecs; i++) {
1318                 page = mempool_alloc(&cc->page_pool, gfp_mask);
1319                 if (!page) {
1320                         crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1321                         bio_put(clone);
1322                         gfp_mask |= __GFP_DIRECT_RECLAIM;
1323                         goto retry;
1324                 }
1325
1326                 len = (remaining_size > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : remaining_size;
1327
1328                 bio_add_page(clone, page, len, 0);
1329
1330                 remaining_size -= len;
1331         }
1332
1333         /* Allocate space for integrity tags */
1334         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1335                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1336                 bio_put(clone);
1337                 clone = NULL;
1338         }
1339 out:
1340         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1341                 mutex_unlock(&cc->bio_alloc_lock);
1342
1343         return clone;
1344 }
1345
1346 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone)
1347 {
1348         struct bio_vec *bv;
1349         struct bvec_iter_all iter_all;
1350
1351         bio_for_each_segment_all(bv, clone, iter_all) {
1352                 BUG_ON(!bv->bv_page);
1353                 mempool_free(bv->bv_page, &cc->page_pool);
1354         }
1355 }
1356
1357 static void crypt_io_init(struct dm_crypt_io *io, struct crypt_config *cc,
1358                           struct bio *bio, sector_t sector)
1359 {
1360         io->cc = cc;
1361         io->base_bio = bio;
1362         io->sector = sector;
1363         io->error = 0;
1364         io->ctx.r.req = NULL;
1365         io->integrity_metadata = NULL;
1366         io->integrity_metadata_from_pool = false;
1367         atomic_set(&io->io_pending, 0);
1368 }
1369
1370 static void crypt_inc_pending(struct dm_crypt_io *io)
1371 {
1372         atomic_inc(&io->io_pending);
1373 }
1374
1375 /*
1376  * One of the bios was finished. Check for completion of
1377  * the whole request and correctly clean up the buffer.
1378  */
1379 static void crypt_dec_pending(struct dm_crypt_io *io)
1380 {
1381         struct crypt_config *cc = io->cc;
1382         struct bio *base_bio = io->base_bio;
1383         blk_status_t error = io->error;
1384
1385         if (!atomic_dec_and_test(&io->io_pending))
1386                 return;
1387
1388         if (io->ctx.r.req)
1389                 crypt_free_req(cc, io->ctx.r.req, base_bio);
1390
1391         if (unlikely(io->integrity_metadata_from_pool))
1392                 mempool_free(io->integrity_metadata, &io->cc->tag_pool);
1393         else
1394                 kfree(io->integrity_metadata);
1395
1396         base_bio->bi_status = error;
1397         bio_endio(base_bio);
1398 }
1399
1400 /*
1401  * kcryptd/kcryptd_io:
1402  *
1403  * Needed because it would be very unwise to do decryption in an
1404  * interrupt context.
1405  *
1406  * kcryptd performs the actual encryption or decryption.
1407  *
1408  * kcryptd_io performs the IO submission.
1409  *
1410  * They must be separated as otherwise the final stages could be
1411  * starved by new requests which can block in the first stages due
1412  * to memory allocation.
1413  *
1414  * The work is done per CPU global for all dm-crypt instances.
1415  * They should not depend on each other and do not block.
1416  */
1417 static void crypt_endio(struct bio *clone)
1418 {
1419         struct dm_crypt_io *io = clone->bi_private;
1420         struct crypt_config *cc = io->cc;
1421         unsigned rw = bio_data_dir(clone);
1422         blk_status_t error;
1423
1424         /*
1425          * free the processed pages
1426          */
1427         if (rw == WRITE)
1428                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1429
1430         error = clone->bi_status;
1431         bio_put(clone);
1432
1433         if (rw == READ && !error) {
1434                 kcryptd_queue_crypt(io);
1435                 return;
1436         }
1437
1438         if (unlikely(error))
1439                 io->error = error;
1440
1441         crypt_dec_pending(io);
1442 }
1443
1444 static void clone_init(struct dm_crypt_io *io, struct bio *clone)
1445 {
1446         struct crypt_config *cc = io->cc;
1447
1448         clone->bi_private = io;
1449         clone->bi_end_io  = crypt_endio;
1450         bio_set_dev(clone, cc->dev->bdev);
1451         clone->bi_opf     = io->base_bio->bi_opf;
1452 }
1453
1454 static int kcryptd_io_read(struct dm_crypt_io *io, gfp_t gfp)
1455 {
1456         struct crypt_config *cc = io->cc;
1457         struct bio *clone;
1458
1459         /*
1460          * We need the original biovec array in order to decrypt
1461          * the whole bio data *afterwards* -- thanks to immutable
1462          * biovecs we don't need to worry about the block layer
1463          * modifying the biovec array; so leverage bio_clone_fast().
1464          */
1465         clone = bio_clone_fast(io->base_bio, gfp, &cc->bs);
1466         if (!clone)
1467                 return 1;
1468
1469         crypt_inc_pending(io);
1470
1471         clone_init(io, clone);
1472         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1473
1474         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1475                 crypt_dec_pending(io);
1476                 bio_put(clone);
1477                 return 1;
1478         }
1479
1480         generic_make_request(clone);
1481         return 0;
1482 }
1483
1484 static void kcryptd_io_read_work(struct work_struct *work)
1485 {
1486         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1487
1488         crypt_inc_pending(io);
1489         if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOIO))
1490                 io->error = BLK_STS_RESOURCE;
1491         crypt_dec_pending(io);
1492 }
1493
1494 static void kcryptd_queue_read(struct dm_crypt_io *io)
1495 {
1496         struct crypt_config *cc = io->cc;
1497
1498         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_read_work);
1499         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1500 }
1501
1502 static void kcryptd_io_write(struct dm_crypt_io *io)
1503 {
1504         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1505
1506         generic_make_request(clone);
1507 }
1508
1509 #define crypt_io_from_node(node) rb_entry((node), struct dm_crypt_io, rb_node)
1510
1511 static int dmcrypt_write(void *data)
1512 {
1513         struct crypt_config *cc = data;
1514         struct dm_crypt_io *io;
1515
1516         while (1) {
1517                 struct rb_root write_tree;
1518                 struct blk_plug plug;
1519
1520                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1521 continue_locked:
1522
1523                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1524                         goto pop_from_list;
1525
1526                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1527
1528                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1529
1530                 if (unlikely(kthread_should_stop())) {
1531                         set_current_state(TASK_RUNNING);
1532                         break;
1533                 }
1534
1535                 schedule();
1536
1537                 set_current_state(TASK_RUNNING);
1538                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1539                 goto continue_locked;
1540
1541 pop_from_list:
1542                 write_tree = cc->write_tree;
1543                 cc->write_tree = RB_ROOT;
1544                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1545
1546                 BUG_ON(rb_parent(write_tree.rb_node));
1547
1548                 /*
1549                  * Note: we cannot walk the tree here with rb_next because
1550                  * the structures may be freed when kcryptd_io_write is called.
1551                  */
1552                 blk_start_plug(&plug);
1553                 do {
1554                         io = crypt_io_from_node(rb_first(&write_tree));
1555                         rb_erase(&io->rb_node, &write_tree);
1556                         kcryptd_io_write(io);
1557                 } while (!RB_EMPTY_ROOT(&write_tree));
1558                 blk_finish_plug(&plug);
1559         }
1560         return 0;
1561 }
1562
1563 static void kcryptd_crypt_write_io_submit(struct dm_crypt_io *io, int async)
1564 {
1565         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1566         struct crypt_config *cc = io->cc;
1567         unsigned long flags;
1568         sector_t sector;
1569         struct rb_node **rbp, *parent;
1570
1571         if (unlikely(io->error)) {
1572                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1573                 bio_put(clone);
1574                 crypt_dec_pending(io);
1575                 return;
1576         }
1577
1578         /* crypt_convert should have filled the clone bio */
1579         BUG_ON(io->ctx.iter_out.bi_size);
1580
1581         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1582
1583         if (likely(!async) && test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags)) {
1584                 generic_make_request(clone);
1585                 return;
1586         }
1587
1588         spin_lock_irqsave(&cc->write_thread_lock, flags);
1589         if (RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1590                 wake_up_process(cc->write_thread);
1591         rbp = &cc->write_tree.rb_node;
1592         parent = NULL;
1593         sector = io->sector;
1594         while (*rbp) {
1595                 parent = *rbp;
1596                 if (sector < crypt_io_from_node(parent)->sector)
1597                         rbp = &(*rbp)->rb_left;
1598                 else
1599                         rbp = &(*rbp)->rb_right;
1600         }
1601         rb_link_node(&io->rb_node, parent, rbp);
1602         rb_insert_color(&io->rb_node, &cc->write_tree);
1603         spin_unlock_irqrestore(&cc->write_thread_lock, flags);
1604 }
1605
1606 static void kcryptd_crypt_write_convert(struct dm_crypt_io *io)
1607 {
1608         struct crypt_config *cc = io->cc;
1609         struct bio *clone;
1610         int crypt_finished;
1611         sector_t sector = io->sector;
1612         blk_status_t r;
1613
1614         /*
1615          * Prevent io from disappearing until this function completes.
1616          */
1617         crypt_inc_pending(io);
1618         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, NULL, io->base_bio, sector);
1619
1620         clone = crypt_alloc_buffer(io, io->base_bio->bi_iter.bi_size);
1621         if (unlikely(!clone)) {
1622                 io->error = BLK_STS_IOERR;
1623                 goto dec;
1624         }
1625
1626         io->ctx.bio_out = clone;
1627         io->ctx.iter_out = clone->bi_iter;
1628
1629         sector += bio_sectors(clone);
1630
1631         crypt_inc_pending(io);
1632         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1633         if (r)
1634                 io->error = r;
1635         crypt_finished = atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending);
1636
1637         /* Encryption was already finished, submit io now */
1638         if (crypt_finished) {
1639                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
1640                 io->sector = sector;
1641         }
1642
1643 dec:
1644         crypt_dec_pending(io);
1645 }
1646
1647 static void kcryptd_crypt_read_done(struct dm_crypt_io *io)
1648 {
1649         crypt_dec_pending(io);
1650 }
1651
1652 static void kcryptd_crypt_read_convert(struct dm_crypt_io *io)
1653 {
1654         struct crypt_config *cc = io->cc;
1655         blk_status_t r;
1656
1657         crypt_inc_pending(io);
1658
1659         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, io->base_bio, io->base_bio,
1660                            io->sector);
1661
1662         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1663         if (r)
1664                 io->error = r;
1665
1666         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
1667                 kcryptd_crypt_read_done(io);
1668
1669         crypt_dec_pending(io);
1670 }
1671
1672 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1673                                int error)
1674 {
1675         struct dm_crypt_request *dmreq = async_req->data;
1676         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1677         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1678         struct crypt_config *cc = io->cc;
1679
1680         /*
1681          * A request from crypto driver backlog is going to be processed now,
1682          * finish the completion and continue in crypt_convert().
1683          * (Callback will be called for the second time for this request.)
1684          */
1685         if (error == -EINPROGRESS) {
1686                 complete(&ctx->restart);
1687                 return;
1688         }
1689
1690         if (!error && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1691                 error = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv_of_dmreq(cc, dmreq), dmreq);
1692
1693         if (error == -EBADMSG) {
1694                 char b[BDEVNAME_SIZE];
1695                 DMERR_LIMIT("%s: INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu", bio_devname(ctx->bio_in, b),
1696                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*org_sector_of_dmreq(cc, dmreq)));
1697                 io->error = BLK_STS_PROTECTION;
1698         } else if (error < 0)
1699                 io->error = BLK_STS_IOERR;
1700
1701         crypt_free_req(cc, req_of_dmreq(cc, dmreq), io->base_bio);
1702
1703         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending))
1704                 return;
1705
1706         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
1707                 kcryptd_crypt_read_done(io);
1708         else
1709                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 1);
1710 }
1711
1712 static void kcryptd_crypt(struct work_struct *work)
1713 {
1714         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1715
1716         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
1717                 kcryptd_crypt_read_convert(io);
1718         else
1719                 kcryptd_crypt_write_convert(io);
1720 }
1721
1722 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io)
1723 {
1724         struct crypt_config *cc = io->cc;
1725
1726         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt);
1727         queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
1728 }
1729
1730 static void crypt_free_tfms_aead(struct crypt_config *cc)
1731 {
1732         if (!cc->cipher_tfm.tfms_aead)
1733                 return;
1734
1735         if (cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
1736                 crypto_free_aead(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1737                 cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = NULL;
1738         }
1739
1740         kfree(cc->cipher_tfm.tfms_aead);
1741         cc->cipher_tfm.tfms_aead = NULL;
1742 }
1743
1744 static void crypt_free_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc)
1745 {
1746         unsigned i;
1747
1748         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1749                 return;
1750
1751         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++)
1752                 if (cc->cipher_tfm.tfms[i] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
1753                         crypto_free_skcipher(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
1754                         cc->cipher_tfm.tfms[i] = NULL;
1755                 }
1756
1757         kfree(cc->cipher_tfm.tfms);
1758         cc->cipher_tfm.tfms = NULL;
1759 }
1760
1761 static void crypt_free_tfms(struct crypt_config *cc)
1762 {
1763         if (crypt_integrity_aead(cc))
1764                 crypt_free_tfms_aead(cc);
1765         else
1766                 crypt_free_tfms_skcipher(cc);
1767 }
1768
1769 static int crypt_alloc_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1770 {
1771         unsigned i;
1772         int err;
1773
1774         cc->cipher_tfm.tfms = kcalloc(cc->tfms_count,
1775                                       sizeof(struct crypto_skcipher *),
1776                                       GFP_KERNEL);
1777         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1778                 return -ENOMEM;
1779
1780         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1781                 cc->cipher_tfm.tfms[i] = crypto_alloc_skcipher(ciphermode, 0, 0);
1782                 if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
1783                         err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
1784                         crypt_free_tfms(cc);
1785                         return err;
1786                 }
1787         }
1788
1789         /*
1790          * dm-crypt performance can vary greatly depending on which crypto
1791          * algorithm implementation is used.  Help people debug performance
1792          * problems by logging the ->cra_driver_name.
1793          */
1794         DMDEBUG_LIMIT("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
1795                crypto_skcipher_alg(any_tfm(cc))->base.cra_driver_name);
1796         return 0;
1797 }
1798
1799 static int crypt_alloc_tfms_aead(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1800 {
1801         int err;
1802
1803         cc->cipher_tfm.tfms = kmalloc(sizeof(struct crypto_aead *), GFP_KERNEL);
1804         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1805                 return -ENOMEM;
1806
1807         cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = crypto_alloc_aead(ciphermode, 0, 0);
1808         if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
1809                 err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1810                 crypt_free_tfms(cc);
1811                 return err;
1812         }
1813
1814         DMDEBUG_LIMIT("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
1815                crypto_aead_alg(any_tfm_aead(cc))->base.cra_driver_name);
1816         return 0;
1817 }
1818
1819 static int crypt_alloc_tfms(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1820 {
1821         if (crypt_integrity_aead(cc))
1822                 return crypt_alloc_tfms_aead(cc, ciphermode);
1823         else
1824                 return crypt_alloc_tfms_skcipher(cc, ciphermode);
1825 }
1826
1827 static unsigned crypt_subkey_size(struct crypt_config *cc)
1828 {
1829         return (cc->key_size - cc->key_extra_size) >> ilog2(cc->tfms_count);
1830 }
1831
1832 static unsigned crypt_authenckey_size(struct crypt_config *cc)
1833 {
1834         return crypt_subkey_size(cc) + RTA_SPACE(sizeof(struct crypto_authenc_key_param));
1835 }
1836
1837 /*
1838  * If AEAD is composed like authenc(hmac(sha256),xts(aes)),
1839  * the key must be for some reason in special format.
1840  * This funcion converts cc->key to this special format.
1841  */
1842 static void crypt_copy_authenckey(char *p, const void *key,
1843                                   unsigned enckeylen, unsigned authkeylen)
1844 {
1845         struct crypto_authenc_key_param *param;
1846         struct rtattr *rta;
1847
1848         rta = (struct rtattr *)p;
1849         param = RTA_DATA(rta);
1850         param->enckeylen = cpu_to_be32(enckeylen);
1851         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(*param));
1852         rta->rta_type = CRYPTO_AUTHENC_KEYA_PARAM;
1853         p += RTA_SPACE(sizeof(*param));
1854         memcpy(p, key + enckeylen, authkeylen);
1855         p += authkeylen;
1856         memcpy(p, key, enckeylen);
1857 }
1858
1859 static int crypt_setkey(struct crypt_config *cc)
1860 {
1861         unsigned subkey_size;
1862         int err = 0, i, r;
1863
1864         /* Ignore extra keys (which are used for IV etc) */
1865         subkey_size = crypt_subkey_size(cc);
1866
1867         if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
1868                 if (subkey_size < cc->key_mac_size)
1869                         return -EINVAL;
1870
1871                 crypt_copy_authenckey(cc->authenc_key, cc->key,
1872                                       subkey_size - cc->key_mac_size,
1873                                       cc->key_mac_size);
1874         }
1875
1876         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1877                 if (crypt_integrity_hmac(cc))
1878                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
1879                                 cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
1880                 else if (crypt_integrity_aead(cc))
1881                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
1882                                                cc->key + (i * subkey_size),
1883                                                subkey_size);
1884                 else
1885                         r = crypto_skcipher_setkey(cc->cipher_tfm.tfms[i],
1886                                                    cc->key + (i * subkey_size),
1887                                                    subkey_size);
1888                 if (r)
1889                         err = r;
1890         }
1891
1892         if (crypt_integrity_hmac(cc))
1893                 memzero_explicit(cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
1894
1895         return err;
1896 }
1897
1898 #ifdef CONFIG_KEYS
1899
1900 static bool contains_whitespace(const char *str)
1901 {
1902         while (*str)
1903                 if (isspace(*str++))
1904                         return true;
1905         return false;
1906 }
1907
1908 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
1909 {
1910         char *new_key_string, *key_desc;
1911         int ret;
1912         struct key *key;
1913         const struct user_key_payload *ukp;
1914
1915         /*
1916          * Reject key_string with whitespace. dm core currently lacks code for
1917          * proper whitespace escaping in arguments on DM_TABLE_STATUS path.
1918          */
1919         if (contains_whitespace(key_string)) {
1920                 DMERR("whitespace chars not allowed in key string");
1921                 return -EINVAL;
1922         }
1923
1924         /* look for next ':' separating key_type from key_description */
1925         key_desc = strpbrk(key_string, ":");
1926         if (!key_desc || key_desc == key_string || !strlen(key_desc + 1))
1927                 return -EINVAL;
1928
1929         if (strncmp(key_string, "logon:", key_desc - key_string + 1) &&
1930             strncmp(key_string, "user:", key_desc - key_string + 1))
1931                 return -EINVAL;
1932
1933         new_key_string = kstrdup(key_string, GFP_KERNEL);
1934         if (!new_key_string)
1935                 return -ENOMEM;
1936
1937         key = request_key(key_string[0] == 'l' ? &key_type_logon : &key_type_user,
1938                           key_desc + 1, NULL);
1939         if (IS_ERR(key)) {
1940                 kzfree(new_key_string);
1941                 return PTR_ERR(key);
1942         }
1943
1944         down_read(&key->sem);
1945
1946         ukp = user_key_payload_locked(key);
1947         if (!ukp) {
1948                 up_read(&key->sem);
1949                 key_put(key);
1950                 kzfree(new_key_string);
1951                 return -EKEYREVOKED;
1952         }
1953
1954         if (cc->key_size != ukp->datalen) {
1955                 up_read(&key->sem);
1956                 key_put(key);
1957                 kzfree(new_key_string);
1958                 return -EINVAL;
1959         }
1960
1961         memcpy(cc->key, ukp->data, cc->key_size);
1962
1963         up_read(&key->sem);
1964         key_put(key);
1965
1966         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
1967         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
1968
1969         ret = crypt_setkey(cc);
1970
1971         if (!ret) {
1972                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
1973                 kzfree(cc->key_string);
1974                 cc->key_string = new_key_string;
1975         } else
1976                 kzfree(new_key_string);
1977
1978         return ret;
1979 }
1980
1981 static int get_key_size(char **key_string)
1982 {
1983         char *colon, dummy;
1984         int ret;
1985
1986         if (*key_string[0] != ':')
1987                 return strlen(*key_string) >> 1;
1988
1989         /* look for next ':' in key string */
1990         colon = strpbrk(*key_string + 1, ":");
1991         if (!colon)
1992                 return -EINVAL;
1993
1994         if (sscanf(*key_string + 1, "%u%c", &ret, &dummy) != 2 || dummy != ':')
1995                 return -EINVAL;
1996
1997         *key_string = colon;
1998
1999         /* remaining key string should be :<logon|user>:<key_desc> */
2000
2001         return ret;
2002 }
2003
2004 #else
2005
2006 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2007 {
2008         return -EINVAL;
2009 }
2010
2011 static int get_key_size(char **key_string)
2012 {
2013         return (*key_string[0] == ':') ? -EINVAL : strlen(*key_string) >> 1;
2014 }
2015
2016 #endif
2017
2018 static int crypt_set_key(struct crypt_config *cc, char *key)
2019 {
2020         int r = -EINVAL;
2021         int key_string_len = strlen(key);
2022
2023         /* Hyphen (which gives a key_size of zero) means there is no key. */
2024         if (!cc->key_size && strcmp(key, "-"))
2025                 goto out;
2026
2027         /* ':' means the key is in kernel keyring, short-circuit normal key processing */
2028         if (key[0] == ':') {
2029                 r = crypt_set_keyring_key(cc, key + 1);
2030                 goto out;
2031         }
2032
2033         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2034         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2035
2036         /* wipe references to any kernel keyring key */
2037         kzfree(cc->key_string);
2038         cc->key_string = NULL;
2039
2040         /* Decode key from its hex representation. */
2041         if (cc->key_size && hex2bin(cc->key, key, cc->key_size) < 0)
2042                 goto out;
2043
2044         r = crypt_setkey(cc);
2045         if (!r)
2046                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2047
2048 out:
2049         /* Hex key string not needed after here, so wipe it. */
2050         memset(key, '0', key_string_len);
2051
2052         return r;
2053 }
2054
2055 static int crypt_wipe_key(struct crypt_config *cc)
2056 {
2057         int r;
2058
2059         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2060         get_random_bytes(&cc->key, cc->key_size);
2061
2062         /* Wipe IV private keys */
2063         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->wipe) {
2064                 r = cc->iv_gen_ops->wipe(cc);
2065                 if (r)
2066                         return r;
2067         }
2068
2069         kzfree(cc->key_string);
2070         cc->key_string = NULL;
2071         r = crypt_setkey(cc);
2072         memset(&cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2073
2074         return r;
2075 }
2076
2077 static void crypt_calculate_pages_per_client(void)
2078 {
2079         unsigned long pages = (totalram_pages() - totalhigh_pages()) * DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT / 100;
2080
2081         if (!dm_crypt_clients_n)
2082                 return;
2083
2084         pages /= dm_crypt_clients_n;
2085         if (pages < DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT)
2086                 pages = DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT;
2087         dm_crypt_pages_per_client = pages;
2088 }
2089
2090 static void *crypt_page_alloc(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
2091 {
2092         struct crypt_config *cc = pool_data;
2093         struct page *page;
2094
2095         if (unlikely(percpu_counter_compare(&cc->n_allocated_pages, dm_crypt_pages_per_client) >= 0) &&
2096             likely(gfp_mask & __GFP_NORETRY))
2097                 return NULL;
2098
2099         page = alloc_page(gfp_mask);
2100         if (likely(page != NULL))
2101                 percpu_counter_add(&cc->n_allocated_pages, 1);
2102
2103         return page;
2104 }
2105
2106 static void crypt_page_free(void *page, void *pool_data)
2107 {
2108         struct crypt_config *cc = pool_data;
2109
2110         __free_page(page);
2111         percpu_counter_sub(&cc->n_allocated_pages, 1);
2112 }
2113
2114 static void crypt_dtr(struct dm_target *ti)
2115 {
2116         struct crypt_config *cc = ti->private;
2117
2118         ti->private = NULL;
2119
2120         if (!cc)
2121                 return;
2122
2123         if (cc->write_thread)
2124                 kthread_stop(cc->write_thread);
2125
2126         if (cc->io_queue)
2127                 destroy_workqueue(cc->io_queue);
2128         if (cc->crypt_queue)
2129                 destroy_workqueue(cc->crypt_queue);
2130
2131         crypt_free_tfms(cc);
2132
2133         bioset_exit(&cc->bs);
2134
2135         mempool_exit(&cc->page_pool);
2136         mempool_exit(&cc->req_pool);
2137         mempool_exit(&cc->tag_pool);
2138
2139         WARN_ON(percpu_counter_sum(&cc->n_allocated_pages) != 0);
2140         percpu_counter_destroy(&cc->n_allocated_pages);
2141
2142         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
2143                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
2144
2145         if (cc->dev)
2146                 dm_put_device(ti, cc->dev);
2147
2148         kzfree(cc->cipher_string);
2149         kzfree(cc->key_string);
2150         kzfree(cc->cipher_auth);
2151         kzfree(cc->authenc_key);
2152
2153         mutex_destroy(&cc->bio_alloc_lock);
2154
2155         /* Must zero key material before freeing */
2156         kzfree(cc);
2157
2158         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
2159         WARN_ON(!dm_crypt_clients_n);
2160         dm_crypt_clients_n--;
2161         crypt_calculate_pages_per_client();
2162         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
2163 }
2164
2165 static int crypt_ctr_ivmode(struct dm_target *ti, const char *ivmode)
2166 {
2167         struct crypt_config *cc = ti->private;
2168
2169         if (crypt_integrity_aead(cc))
2170                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2171         else
2172                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2173
2174         if (cc->iv_size)
2175                 /* at least a 64 bit sector number should fit in our buffer */
2176                 cc->iv_size = max(cc->iv_size,
2177                                   (unsigned int)(sizeof(u64) / sizeof(u8)));
2178         else if (ivmode) {
2179                 DMWARN("Selected cipher does not support IVs");
2180                 ivmode = NULL;
2181         }
2182
2183         /* Choose ivmode, see comments at iv code. */
2184         if (ivmode == NULL)
2185                 cc->iv_gen_ops = NULL;
2186         else if (strcmp(ivmode, "plain") == 0)
2187                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain_ops;
2188         else if (strcmp(ivmode, "plain64") == 0)
2189                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64_ops;
2190         else if (strcmp(ivmode, "plain64be") == 0)
2191                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64be_ops;
2192         else if (strcmp(ivmode, "essiv") == 0)
2193                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_essiv_ops;
2194         else if (strcmp(ivmode, "benbi") == 0)
2195                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_benbi_ops;
2196         else if (strcmp(ivmode, "null") == 0)
2197                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_null_ops;
2198         else if (strcmp(ivmode, "eboiv") == 0)
2199                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_eboiv_ops;
2200         else if (strcmp(ivmode, "lmk") == 0) {
2201                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_lmk_ops;
2202                 /*
2203                  * Version 2 and 3 is recognised according
2204                  * to length of provided multi-key string.
2205                  * If present (version 3), last key is used as IV seed.
2206                  * All keys (including IV seed) are always the same size.
2207                  */
2208                 if (cc->key_size % cc->key_parts) {
2209                         cc->key_parts++;
2210                         cc->key_extra_size = cc->key_size / cc->key_parts;
2211                 }
2212         } else if (strcmp(ivmode, "tcw") == 0) {
2213                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_tcw_ops;
2214                 cc->key_parts += 2; /* IV + whitening */
2215                 cc->key_extra_size = cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE;
2216         } else if (strcmp(ivmode, "random") == 0) {
2217                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_random_ops;
2218                 /* Need storage space in integrity fields. */
2219                 cc->integrity_iv_size = cc->iv_size;
2220         } else {
2221                 ti->error = "Invalid IV mode";
2222                 return -EINVAL;
2223         }
2224
2225         return 0;
2226 }
2227
2228 /*
2229  * Workaround to parse HMAC algorithm from AEAD crypto API spec.
2230  * The HMAC is needed to calculate tag size (HMAC digest size).
2231  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2232  */
2233 static int crypt_ctr_auth_cipher(struct crypt_config *cc, char *cipher_api)
2234 {
2235         char *start, *end, *mac_alg = NULL;
2236         struct crypto_ahash *mac;
2237
2238         if (!strstarts(cipher_api, "authenc("))
2239                 return 0;
2240
2241         start = strchr(cipher_api, '(');
2242         end = strchr(cipher_api, ',');
2243         if (!start || !end || ++start > end)
2244                 return -EINVAL;
2245
2246         mac_alg = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2247         if (!mac_alg)
2248                 return -ENOMEM;
2249         strncpy(mac_alg, start, end - start);
2250
2251         mac = crypto_alloc_ahash(mac_alg, 0, 0);
2252         kfree(mac_alg);
2253
2254         if (IS_ERR(mac))
2255                 return PTR_ERR(mac);
2256
2257         cc->key_mac_size = crypto_ahash_digestsize(mac);
2258         crypto_free_ahash(mac);
2259
2260         cc->authenc_key = kmalloc(crypt_authenckey_size(cc), GFP_KERNEL);
2261         if (!cc->authenc_key)
2262                 return -ENOMEM;
2263
2264         return 0;
2265 }
2266
2267 static int crypt_ctr_cipher_new(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2268                                 char **ivmode, char **ivopts)
2269 {
2270         struct crypt_config *cc = ti->private;
2271         char *tmp, *cipher_api, buf[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
2272         int ret = -EINVAL;
2273
2274         cc->tfms_count = 1;
2275
2276         /*
2277          * New format (capi: prefix)
2278          * capi:cipher_api_spec-iv:ivopts
2279          */
2280         tmp = &cipher_in[strlen("capi:")];
2281
2282         /* Separate IV options if present, it can contain another '-' in hash name */
2283         *ivopts = strrchr(tmp, ':');
2284         if (*ivopts) {
2285                 **ivopts = '\0';
2286                 (*ivopts)++;
2287         }
2288         /* Parse IV mode */
2289         *ivmode = strrchr(tmp, '-');
2290         if (*ivmode) {
2291                 **ivmode = '\0';
2292                 (*ivmode)++;
2293         }
2294         /* The rest is crypto API spec */
2295         cipher_api = tmp;
2296
2297         /* Alloc AEAD, can be used only in new format. */
2298         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2299                 ret = crypt_ctr_auth_cipher(cc, cipher_api);
2300                 if (ret < 0) {
2301                         ti->error = "Invalid AEAD cipher spec";
2302                         return -ENOMEM;
2303                 }
2304         }
2305
2306         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "lmk"))
2307                 cc->tfms_count = 64;
2308
2309         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "essiv")) {
2310                 if (!*ivopts) {
2311                         ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
2312                         return -EINVAL;
2313                 }
2314                 ret = snprintf(buf, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "essiv(%s,%s)",
2315                                cipher_api, *ivopts);
2316                 if (ret < 0 || ret >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME) {
2317                         ti->error = "Cannot allocate cipher string";
2318                         return -ENOMEM;
2319                 }
2320                 cipher_api = buf;
2321         }
2322
2323         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2324
2325         /* Allocate cipher */
2326         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2327         if (ret < 0) {
2328                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2329                 return ret;
2330         }
2331
2332         if (crypt_integrity_aead(cc))
2333                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2334         else
2335                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2336
2337         return 0;
2338 }
2339
2340 static int crypt_ctr_cipher_old(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2341                                 char **ivmode, char **ivopts)
2342 {
2343         struct crypt_config *cc = ti->private;
2344         char *tmp, *cipher, *chainmode, *keycount;
2345         char *cipher_api = NULL;
2346         int ret = -EINVAL;
2347         char dummy;
2348
2349         if (strchr(cipher_in, '(') || crypt_integrity_aead(cc)) {
2350                 ti->error = "Bad cipher specification";
2351                 return -EINVAL;
2352         }
2353
2354         /*
2355          * Legacy dm-crypt cipher specification
2356          * cipher[:keycount]-mode-iv:ivopts
2357          */
2358         tmp = cipher_in;
2359         keycount = strsep(&tmp, "-");
2360         cipher = strsep(&keycount, ":");
2361
2362         if (!keycount)
2363                 cc->tfms_count = 1;
2364         else if (sscanf(keycount, "%u%c", &cc->tfms_count, &dummy) != 1 ||
2365                  !is_power_of_2(cc->tfms_count)) {
2366                 ti->error = "Bad cipher key count specification";
2367                 return -EINVAL;
2368         }
2369         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2370
2371         chainmode = strsep(&tmp, "-");
2372         *ivmode = strsep(&tmp, ":");
2373         *ivopts = tmp;
2374
2375         /*
2376          * For compatibility with the original dm-crypt mapping format, if
2377          * only the cipher name is supplied, use cbc-plain.
2378          */
2379         if (!chainmode || (!strcmp(chainmode, "plain") && !*ivmode)) {
2380                 chainmode = "cbc";
2381                 *ivmode = "plain";
2382         }
2383
2384         if (strcmp(chainmode, "ecb") && !*ivmode) {
2385                 ti->error = "IV mechanism required";
2386                 return -EINVAL;
2387         }
2388
2389         cipher_api = kmalloc(CRYPTO_MAX_ALG_NAME, GFP_KERNEL);
2390         if (!cipher_api)
2391                 goto bad_mem;
2392
2393         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "essiv")) {
2394                 if (!*ivopts) {
2395                         ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
2396                         kfree(cipher_api);
2397                         return -EINVAL;
2398                 }
2399                 ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2400                                "essiv(%s(%s),%s)", chainmode, cipher, *ivopts);
2401         } else {
2402                 ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2403                                "%s(%s)", chainmode, cipher);
2404         }
2405         if (ret < 0 || ret >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME) {
2406                 kfree(cipher_api);
2407                 goto bad_mem;
2408         }
2409
2410         /* Allocate cipher */
2411         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2412         if (ret < 0) {
2413                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2414                 kfree(cipher_api);
2415                 return ret;
2416         }
2417         kfree(cipher_api);
2418
2419         return 0;
2420 bad_mem:
2421         ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2422         return -ENOMEM;
2423 }
2424
2425 static int crypt_ctr_cipher(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key)
2426 {
2427         struct crypt_config *cc = ti->private;
2428         char *ivmode = NULL, *ivopts = NULL;
2429         int ret;
2430
2431         cc->cipher_string = kstrdup(cipher_in, GFP_KERNEL);
2432         if (!cc->cipher_string) {
2433                 ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2434                 return -ENOMEM;
2435         }
2436
2437         if (strstarts(cipher_in, "capi:"))
2438                 ret = crypt_ctr_cipher_new(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2439         else
2440                 ret = crypt_ctr_cipher_old(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2441         if (ret)
2442                 return ret;
2443
2444         /* Initialize IV */
2445         ret = crypt_ctr_ivmode(ti, ivmode);
2446         if (ret < 0)
2447                 return ret;
2448
2449         /* Initialize and set key */
2450         ret = crypt_set_key(cc, key);
2451         if (ret < 0) {
2452                 ti->error = "Error decoding and setting key";
2453                 return ret;
2454         }
2455
2456         /* Allocate IV */
2457         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->ctr) {
2458                 ret = cc->iv_gen_ops->ctr(cc, ti, ivopts);
2459                 if (ret < 0) {
2460                         ti->error = "Error creating IV";
2461                         return ret;
2462                 }
2463         }
2464
2465         /* Initialize IV (set keys for ESSIV etc) */
2466         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init) {
2467                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
2468                 if (ret < 0) {
2469                         ti->error = "Error initialising IV";
2470                         return ret;
2471                 }
2472         }
2473
2474         /* wipe the kernel key payload copy */
2475         if (cc->key_string)
2476                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2477
2478         return ret;
2479 }
2480
2481 static int crypt_ctr_optional(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2482 {
2483         struct crypt_config *cc = ti->private;
2484         struct dm_arg_set as;
2485         static const struct dm_arg _args[] = {
2486                 {0, 6, "Invalid number of feature args"},
2487         };
2488         unsigned int opt_params, val;
2489         const char *opt_string, *sval;
2490         char dummy;
2491         int ret;
2492
2493         /* Optional parameters */
2494         as.argc = argc;
2495         as.argv = argv;
2496
2497         ret = dm_read_arg_group(_args, &as, &opt_params, &ti->error);
2498         if (ret)
2499                 return ret;
2500
2501         while (opt_params--) {
2502                 opt_string = dm_shift_arg(&as);
2503                 if (!opt_string) {
2504                         ti->error = "Not enough feature arguments";
2505                         return -EINVAL;
2506                 }
2507
2508                 if (!strcasecmp(opt_string, "allow_discards"))
2509                         ti->num_discard_bios = 1;
2510
2511                 else if (!strcasecmp(opt_string, "same_cpu_crypt"))
2512                         set_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2513
2514                 else if (!strcasecmp(opt_string, "submit_from_crypt_cpus"))
2515                         set_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2516                 else if (sscanf(opt_string, "integrity:%u:", &val) == 1) {
2517                         if (val == 0 || val > MAX_TAG_SIZE) {
2518                                 ti->error = "Invalid integrity arguments";
2519                                 return -EINVAL;
2520                         }
2521                         cc->on_disk_tag_size = val;
2522                         sval = strchr(opt_string + strlen("integrity:"), ':') + 1;
2523                         if (!strcasecmp(sval, "aead")) {
2524                                 set_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
2525                         } else  if (strcasecmp(sval, "none")) {
2526                                 ti->error = "Unknown integrity profile";
2527                                 return -EINVAL;
2528                         }
2529
2530                         cc->cipher_auth = kstrdup(sval, GFP_KERNEL);
2531                         if (!cc->cipher_auth)
2532                                 return -ENOMEM;
2533                 } else if (sscanf(opt_string, "sector_size:%hu%c", &cc->sector_size, &dummy) == 1) {
2534                         if (cc->sector_size < (1 << SECTOR_SHIFT) ||
2535                             cc->sector_size > 4096 ||
2536                             (cc->sector_size & (cc->sector_size - 1))) {
2537                                 ti->error = "Invalid feature value for sector_size";
2538                                 return -EINVAL;
2539                         }
2540                         if (ti->len & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) {
2541                                 ti->error = "Device size is not multiple of sector_size feature";
2542                                 return -EINVAL;
2543                         }
2544                         cc->sector_shift = __ffs(cc->sector_size) - SECTOR_SHIFT;
2545                 } else if (!strcasecmp(opt_string, "iv_large_sectors"))
2546                         set_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2547                 else {
2548                         ti->error = "Invalid feature arguments";
2549                         return -EINVAL;
2550                 }
2551         }
2552
2553         return 0;
2554 }
2555
2556 /*
2557  * Construct an encryption mapping:
2558  * <cipher> [<key>|:<key_size>:<user|logon>:<key_description>] <iv_offset> <dev_path> <start>
2559  */
2560 static int crypt_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2561 {
2562         struct crypt_config *cc;
2563         const char *devname = dm_table_device_name(ti->table);
2564         int key_size;
2565         unsigned int align_mask;
2566         unsigned long long tmpll;
2567         int ret;
2568         size_t iv_size_padding, additional_req_size;
2569         char dummy;
2570
2571         if (argc < 5) {
2572                 ti->error = "Not enough arguments";
2573                 return -EINVAL;
2574         }
2575
2576         key_size = get_key_size(&argv[1]);
2577         if (key_size < 0) {
2578                 ti->error = "Cannot parse key size";
2579                 return -EINVAL;
2580         }
2581
2582         cc = kzalloc(struct_size(cc, key, key_size), GFP_KERNEL);
2583         if (!cc) {
2584                 ti->error = "Cannot allocate encryption context";
2585                 return -ENOMEM;
2586         }
2587         cc->key_size = key_size;
2588         cc->sector_size = (1 << SECTOR_SHIFT);
2589         cc->sector_shift = 0;
2590
2591         ti->private = cc;
2592
2593         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
2594         dm_crypt_clients_n++;
2595         crypt_calculate_pages_per_client();
2596         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
2597
2598         ret = percpu_counter_init(&cc->n_allocated_pages, 0, GFP_KERNEL);
2599         if (ret < 0)
2600                 goto bad;
2601
2602         /* Optional parameters need to be read before cipher constructor */
2603         if (argc > 5) {
2604                 ret = crypt_ctr_optional(ti, argc - 5, &argv[5]);
2605                 if (ret)
2606                         goto bad;
2607         }
2608
2609         ret = crypt_ctr_cipher(ti, argv[0], argv[1]);
2610         if (ret < 0)
2611                 goto bad;
2612
2613         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2614                 cc->dmreq_start = sizeof(struct aead_request);
2615                 cc->dmreq_start += crypto_aead_reqsize(any_tfm_aead(cc));
2616                 align_mask = crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc));
2617         } else {
2618                 cc->dmreq_start = sizeof(struct skcipher_request);
2619                 cc->dmreq_start += crypto_skcipher_reqsize(any_tfm(cc));
2620                 align_mask = crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc));
2621         }
2622         cc->dmreq_start = ALIGN(cc->dmreq_start, __alignof__(struct dm_crypt_request));
2623
2624         if (align_mask < CRYPTO_MINALIGN) {
2625                 /* Allocate the padding exactly */
2626                 iv_size_padding = -(cc->dmreq_start + sizeof(struct dm_crypt_request))
2627                                 & align_mask;
2628         } else {
2629                 /*
2630                  * If the cipher requires greater alignment than kmalloc
2631                  * alignment, we don't know the exact position of the
2632                  * initialization vector. We must assume worst case.
2633                  */
2634                 iv_size_padding = align_mask;
2635         }
2636
2637         /*  ...| IV + padding | original IV | original sec. number | bio tag offset | */
2638         additional_req_size = sizeof(struct dm_crypt_request) +
2639                 iv_size_padding + cc->iv_size +
2640                 cc->iv_size +
2641                 sizeof(uint64_t) +
2642                 sizeof(unsigned int);
2643
2644         ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->req_pool, MIN_IOS, cc->dmreq_start + additional_req_size);
2645         if (ret) {
2646                 ti->error = "Cannot allocate crypt request mempool";
2647                 goto bad;
2648         }
2649
2650         cc->per_bio_data_size = ti->per_io_data_size =
2651                 ALIGN(sizeof(struct dm_crypt_io) + cc->dmreq_start + additional_req_size,
2652                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN);
2653
2654         ret = mempool_init(&cc->page_pool, BIO_MAX_PAGES, crypt_page_alloc, crypt_page_free, cc);
2655         if (ret) {
2656                 ti->error = "Cannot allocate page mempool";
2657                 goto bad;
2658         }
2659
2660         ret = bioset_init(&cc->bs, MIN_IOS, 0, BIOSET_NEED_BVECS);
2661         if (ret) {
2662                 ti->error = "Cannot allocate crypt bioset";
2663                 goto bad;
2664         }
2665
2666         mutex_init(&cc->bio_alloc_lock);
2667
2668         ret = -EINVAL;
2669         if ((sscanf(argv[2], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) ||
2670             (tmpll & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1))) {
2671                 ti->error = "Invalid iv_offset sector";
2672                 goto bad;
2673         }
2674         cc->iv_offset = tmpll;
2675
2676         ret = dm_get_device(ti, argv[3], dm_table_get_mode(ti->table), &cc->dev);
2677         if (ret) {
2678                 ti->error = "Device lookup failed";
2679                 goto bad;
2680         }
2681
2682         ret = -EINVAL;
2683         if (sscanf(argv[4], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1 || tmpll != (sector_t)tmpll) {
2684                 ti->error = "Invalid device sector";
2685                 goto bad;
2686         }
2687         cc->start = tmpll;
2688
2689         if (crypt_integrity_aead(cc) || cc->integrity_iv_size) {
2690                 ret = crypt_integrity_ctr(cc, ti);
2691                 if (ret)
2692                         goto bad;
2693
2694                 cc->tag_pool_max_sectors = POOL_ENTRY_SIZE / cc->on_disk_tag_size;
2695                 if (!cc->tag_pool_max_sectors)
2696                         cc->tag_pool_max_sectors = 1;
2697
2698                 ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->tag_pool, MIN_IOS,
2699                         cc->tag_pool_max_sectors * cc->on_disk_tag_size);
2700                 if (ret) {
2701                         ti->error = "Cannot allocate integrity tags mempool";
2702                         goto bad;
2703                 }
2704
2705                 cc->tag_pool_max_sectors <<= cc->sector_shift;
2706         }
2707
2708         ret = -ENOMEM;
2709         cc->io_queue = alloc_workqueue("kcryptd_io/%s", WQ_MEM_RECLAIM, 1, devname);
2710         if (!cc->io_queue) {
2711                 ti->error = "Couldn't create kcryptd io queue";
2712                 goto bad;
2713         }
2714
2715         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
2716                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd/%s", WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM,
2717                                                   1, devname);
2718         else
2719                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd/%s",
2720                                                   WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND,
2721                                                   num_online_cpus(), devname);
2722         if (!cc->crypt_queue) {
2723                 ti->error = "Couldn't create kcryptd queue";
2724                 goto bad;
2725         }
2726
2727         spin_lock_init(&cc->write_thread_lock);
2728         cc->write_tree = RB_ROOT;
2729
2730         cc->write_thread = kthread_create(dmcrypt_write, cc, "dmcrypt_write/%s", devname);
2731         if (IS_ERR(cc->write_thread)) {
2732                 ret = PTR_ERR(cc->write_thread);
2733                 cc->write_thread = NULL;
2734                 ti->error = "Couldn't spawn write thread";
2735                 goto bad;
2736         }
2737         wake_up_process(cc->write_thread);
2738
2739         ti->num_flush_bios = 1;
2740
2741         return 0;
2742
2743 bad:
2744         crypt_dtr(ti);
2745         return ret;
2746 }
2747
2748 static int crypt_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio)
2749 {
2750         struct dm_crypt_io *io;
2751         struct crypt_config *cc = ti->private;
2752
2753         /*
2754          * If bio is REQ_PREFLUSH or REQ_OP_DISCARD, just bypass crypt queues.
2755          * - for REQ_PREFLUSH device-mapper core ensures that no IO is in-flight
2756          * - for REQ_OP_DISCARD caller must use flush if IO ordering matters
2757          */
2758         if (unlikely(bio->bi_opf & REQ_PREFLUSH ||
2759             bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD)) {
2760                 bio_set_dev(bio, cc->dev->bdev);
2761                 if (bio_sectors(bio))
2762                         bio->bi_iter.bi_sector = cc->start +
2763                                 dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector);
2764                 return DM_MAPIO_REMAPPED;
2765         }
2766
2767         /*
2768          * Check if bio is too large, split as needed.
2769          */
2770         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size > (BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT)) &&
2771             (bio_data_dir(bio) == WRITE || cc->on_disk_tag_size))
2772                 dm_accept_partial_bio(bio, ((BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT) >> SECTOR_SHIFT));
2773
2774         /*
2775          * Ensure that bio is a multiple of internal sector encryption size
2776          * and is aligned to this size as defined in IO hints.
2777          */
2778         if (unlikely((bio->bi_iter.bi_sector & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) != 0))
2779                 return DM_MAPIO_KILL;
2780
2781         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size & (cc->sector_size - 1)))
2782                 return DM_MAPIO_KILL;
2783
2784         io = dm_per_bio_data(bio, cc->per_bio_data_size);
2785         crypt_io_init(io, cc, bio, dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector));
2786
2787         if (cc->on_disk_tag_size) {
2788                 unsigned tag_len = cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> cc->sector_shift);
2789
2790                 if (unlikely(tag_len > KMALLOC_MAX_SIZE) ||
2791                     unlikely(!(io->integrity_metadata = kmalloc(tag_len,
2792                                 GFP_NOIO | __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN)))) {
2793                         if (bio_sectors(bio) > cc->tag_pool_max_sectors)
2794                                 dm_accept_partial_bio(bio, cc->tag_pool_max_sectors);
2795                         io->integrity_metadata = mempool_alloc(&cc->tag_pool, GFP_NOIO);
2796                         io->integrity_metadata_from_pool = true;
2797                 }
2798         }
2799
2800         if (crypt_integrity_aead(cc))
2801                 io->ctx.r.req_aead = (struct aead_request *)(io + 1);
2802         else
2803                 io->ctx.r.req = (struct skcipher_request *)(io + 1);
2804
2805         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
2806                 if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOWAIT))
2807                         kcryptd_queue_read(io);
2808         } else
2809                 kcryptd_queue_crypt(io);
2810
2811         return DM_MAPIO_SUBMITTED;
2812 }
2813
2814 static void crypt_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
2815                          unsigned status_flags, char *result, unsigned maxlen)
2816 {
2817         struct crypt_config *cc = ti->private;
2818         unsigned i, sz = 0;
2819         int num_feature_args = 0;
2820
2821         switch (type) {
2822         case STATUSTYPE_INFO:
2823                 result[0] = '\0';
2824                 break;
2825
2826         case STATUSTYPE_TABLE:
2827                 DMEMIT("%s ", cc->cipher_string);
2828
2829                 if (cc->key_size > 0) {
2830                         if (cc->key_string)
2831                                 DMEMIT(":%u:%s", cc->key_size, cc->key_string);
2832                         else
2833                                 for (i = 0; i < cc->key_size; i++)
2834                                         DMEMIT("%02x", cc->key[i]);
2835                 } else
2836                         DMEMIT("-");
2837
2838                 DMEMIT(" %llu %s %llu", (unsigned long long)cc->iv_offset,
2839                                 cc->dev->name, (unsigned long long)cc->start);
2840
2841                 num_feature_args += !!ti->num_discard_bios;
2842                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2843                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2844                 num_feature_args += cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT);
2845                 num_feature_args += test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2846                 if (cc->on_disk_tag_size)
2847                         num_feature_args++;
2848                 if (num_feature_args) {
2849                         DMEMIT(" %d", num_feature_args);
2850                         if (ti->num_discard_bios)
2851                                 DMEMIT(" allow_discards");
2852                         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
2853                                 DMEMIT(" same_cpu_crypt");
2854                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags))
2855                                 DMEMIT(" submit_from_crypt_cpus");
2856                         if (cc->on_disk_tag_size)
2857                                 DMEMIT(" integrity:%u:%s", cc->on_disk_tag_size, cc->cipher_auth);
2858                         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT))
2859                                 DMEMIT(" sector_size:%d", cc->sector_size);
2860                         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
2861                                 DMEMIT(" iv_large_sectors");
2862                 }
2863
2864                 break;
2865         }
2866 }
2867
2868 static void crypt_postsuspend(struct dm_target *ti)
2869 {
2870         struct crypt_config *cc = ti->private;
2871
2872         set_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
2873 }
2874
2875 static int crypt_preresume(struct dm_target *ti)
2876 {
2877         struct crypt_config *cc = ti->private;
2878
2879         if (!test_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags)) {
2880                 DMERR("aborting resume - crypt key is not set.");
2881                 return -EAGAIN;
2882         }
2883
2884         return 0;
2885 }
2886
2887 static void crypt_resume(struct dm_target *ti)
2888 {
2889         struct crypt_config *cc = ti->private;
2890
2891         clear_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
2892 }
2893
2894 /* Message interface
2895  *      key set <key>
2896  *      key wipe
2897  */
2898 static int crypt_message(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv,
2899                          char *result, unsigned maxlen)
2900 {
2901         struct crypt_config *cc = ti->private;
2902         int key_size, ret = -EINVAL;
2903
2904         if (argc < 2)
2905                 goto error;
2906
2907         if (!strcasecmp(argv[0], "key")) {
2908                 if (!test_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags)) {
2909                         DMWARN("not suspended during key manipulation.");
2910                         return -EINVAL;
2911                 }
2912                 if (argc == 3 && !strcasecmp(argv[1], "set")) {
2913                         /* The key size may not be changed. */
2914                         key_size = get_key_size(&argv[2]);
2915                         if (key_size < 0 || cc->key_size != key_size) {
2916                                 memset(argv[2], '0', strlen(argv[2]));
2917                                 return -EINVAL;
2918                         }
2919
2920                         ret = crypt_set_key(cc, argv[2]);
2921                         if (ret)
2922                                 return ret;
2923                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init)
2924                                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
2925                         /* wipe the kernel key payload copy */
2926                         if (cc->key_string)
2927                                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2928                         return ret;
2929                 }
2930                 if (argc == 2 && !strcasecmp(argv[1], "wipe"))
2931                         return crypt_wipe_key(cc);
2932         }
2933
2934 error:
2935         DMWARN("unrecognised message received.");
2936         return -EINVAL;
2937 }
2938
2939 static int crypt_iterate_devices(struct dm_target *ti,
2940                                  iterate_devices_callout_fn fn, void *data)
2941 {
2942         struct crypt_config *cc = ti->private;
2943
2944         return fn(ti, cc->dev, cc->start, ti->len, data);
2945 }
2946
2947 static void crypt_io_hints(struct dm_target *ti, struct queue_limits *limits)
2948 {
2949         struct crypt_config *cc = ti->private;
2950
2951         /*
2952          * Unfortunate constraint that is required to avoid the potential
2953          * for exceeding underlying device's max_segments limits -- due to
2954          * crypt_alloc_buffer() possibly allocating pages for the encryption
2955          * bio that are not as physically contiguous as the original bio.
2956          */
2957         limits->max_segment_size = PAGE_SIZE;
2958
2959         limits->logical_block_size =
2960                 max_t(unsigned short, limits->logical_block_size, cc->sector_size);
2961         limits->physical_block_size =
2962                 max_t(unsigned, limits->physical_block_size, cc->sector_size);
2963         limits->io_min = max_t(unsigned, limits->io_min, cc->sector_size);
2964 }
2965
2966 static struct target_type crypt_target = {
2967         .name   = "crypt",
2968         .version = {1, 19, 0},
2969         .module = THIS_MODULE,
2970         .ctr    = crypt_ctr,
2971         .dtr    = crypt_dtr,
2972         .map    = crypt_map,
2973         .status = crypt_status,
2974         .postsuspend = crypt_postsuspend,
2975         .preresume = crypt_preresume,
2976         .resume = crypt_resume,
2977         .message = crypt_message,
2978         .iterate_devices = crypt_iterate_devices,
2979         .io_hints = crypt_io_hints,
2980 };
2981
2982 static int __init dm_crypt_init(void)
2983 {
2984         int r;
2985
2986         r = dm_register_target(&crypt_target);
2987         if (r < 0)
2988                 DMERR("register failed %d", r);
2989
2990         return r;
2991 }
2992
2993 static void __exit dm_crypt_exit(void)
2994 {
2995         dm_unregister_target(&crypt_target);
2996 }
2997
2998 module_init(dm_crypt_init);
2999 module_exit(dm_crypt_exit);
3000
3001 MODULE_AUTHOR("Jana Saout <jana@saout.de>");
3002 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " target for transparent encryption / decryption");
3003 MODULE_LICENSE("GPL");