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) 2006-2020 Red Hat, Inc. All rights reserved.
   5  * Copyright (C) 2013-2020 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 <linux/key-type.h>
  38 #include <keys/user-type.h>
  39 #include <keys/encrypted-type.h>
  40 #include <keys/trusted-type.h>
  41
  42 #include <linux/device-mapper.h>
  43
  44 #define DM_MSG_PREFIX "crypt"
  45
  46 /*
  47  * context holding the current state of a multi-part conversion
  48  */
  49 struct convert_context {
  50         struct completion restart;
  51         struct bio *bio_in;
  52         struct bio *bio_out;
  53         struct bvec_iter iter_in;
  54         struct bvec_iter iter_out;
  55         u64 cc_sector;
  56         atomic_t cc_pending;
  57         union {
  58                 struct skcipher_request *req;
  59                 struct aead_request *req_aead;
  60         } r;
  61
  62 };
  63
  64 /*
  65  * per bio private data
  66  */
  67 struct dm_crypt_io {
  68         struct crypt_config *cc;
  69         struct bio *base_bio;
  70         u8 *integrity_metadata;
  71         bool integrity_metadata_from_pool;
  72         struct work_struct work;
  73         struct tasklet_struct tasklet;
  74
  75         struct convert_context ctx;
  76
  77         atomic_t io_pending;
  78         blk_status_t error;
  79         sector_t sector;
  80
  81         struct rb_node rb_node;
  82 } CRYPTO_MINALIGN_ATTR;
  83
  84 struct dm_crypt_request {
  85         struct convert_context *ctx;
  86         struct scatterlist sg_in[4];
  87         struct scatterlist sg_out[4];
  88         u64 iv_sector;
  89 };
  90
  91 struct crypt_config;
  92
  93 struct crypt_iv_operations {
  94         int (*ctr)(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
  95                    const char *opts);
  96         void (*dtr)(struct crypt_config *cc);
  97         int (*init)(struct crypt_config *cc);
  98         int (*wipe)(struct crypt_config *cc);
  99         int (*generator)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 100                          struct dm_crypt_request *dmreq);
 101         int (*post)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 102                     struct dm_crypt_request *dmreq);
 103 };
 104
 105 struct iv_benbi_private {
 106         int shift;
 107 };
 108
 109 #define LMK_SEED_SIZE 64 /* hash + 0 */
 110 struct iv_lmk_private {
 111         struct crypto_shash *hash_tfm;
 112         u8 *seed;
 113 };
 114
 115 #define TCW_WHITENING_SIZE 16
 116 struct iv_tcw_private {
 117         struct crypto_shash *crc32_tfm;
 118         u8 *iv_seed;
 119         u8 *whitening;
 120 };
 121
 122 #define ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE 32
 123 struct iv_elephant_private {
 124         struct crypto_skcipher *tfm;
 125 };
 126
 127 /*
 128  * Crypt: maps a linear range of a block device
 129  * and encrypts / decrypts at the same time.
 130  */
 131 enum flags { DM_CRYPT_SUSPENDED, DM_CRYPT_KEY_VALID,
 132              DM_CRYPT_SAME_CPU, DM_CRYPT_NO_OFFLOAD,
 133              DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE,
 134              DM_CRYPT_WRITE_INLINE };
 135
 136 enum cipher_flags {
 137         CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD,      /* Use authenticated mode for cipher */
 138         CRYPT_IV_LARGE_SECTORS,         /* Calculate IV from sector_size, not 512B sectors */
 139         CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS,       /* Must preprocess data for encryption (elephant) */
 140 };
 141
 142 /*
 143  * The fields in here must be read only after initialization.
 144  */
 145 struct crypt_config {
 146         struct dm_dev *dev;
 147         sector_t start;
 148
 149         struct percpu_counter n_allocated_pages;
 150
 151         struct workqueue_struct *io_queue;
 152         struct workqueue_struct *crypt_queue;
 153
 154         spinlock_t write_thread_lock;
 155         struct task_struct *write_thread;
 156         struct rb_root write_tree;
 157
 158         char *cipher_string;
 159         char *cipher_auth;
 160         char *key_string;
 161
 162         const struct crypt_iv_operations *iv_gen_ops;
 163         union {
 164                 struct iv_benbi_private benbi;
 165                 struct iv_lmk_private lmk;
 166                 struct iv_tcw_private tcw;
 167                 struct iv_elephant_private elephant;
 168         } iv_gen_private;
 169         u64 iv_offset;
 170         unsigned int iv_size;
 171         unsigned short int sector_size;
 172         unsigned char sector_shift;
 173
 174         union {
 175                 struct crypto_skcipher **tfms;
 176                 struct crypto_aead **tfms_aead;
 177         } cipher_tfm;
 178         unsigned tfms_count;
 179         unsigned long cipher_flags;
 180
 181         /*
 182          * Layout of each crypto request:
 183          *
 184          *   struct skcipher_request
 185          *      context
 186          *      padding
 187          *   struct dm_crypt_request
 188          *      padding
 189          *   IV
 190          *
 191          * The padding is added so that dm_crypt_request and the IV are
 192          * correctly aligned.
 193          */
 194         unsigned int dmreq_start;
 195
 196         unsigned int per_bio_data_size;
 197
 198         unsigned long flags;
 199         unsigned int key_size;
 200         unsigned int key_parts;      /* independent parts in key buffer */
 201         unsigned int key_extra_size; /* additional keys length */
 202         unsigned int key_mac_size;   /* MAC key size for authenc(...) */
 203
 204         unsigned int integrity_tag_size;
 205         unsigned int integrity_iv_size;
 206         unsigned int on_disk_tag_size;
 207
 208         /*
 209          * pool for per bio private data, crypto requests,
 210          * encryption requeusts/buffer pages and integrity tags
 211          */
 212         unsigned tag_pool_max_sectors;
 213         mempool_t tag_pool;
 214         mempool_t req_pool;
 215         mempool_t page_pool;
 216
 217         struct bio_set bs;
 218         struct mutex bio_alloc_lock;
 219
 220         u8 *authenc_key; /* space for keys in authenc() format (if used) */
 221         u8 key[];
 222 };
 223
 224 #define MIN_IOS         64
 225 #define MAX_TAG_SIZE    480
 226 #define POOL_ENTRY_SIZE 512
 227
 228 static DEFINE_SPINLOCK(dm_crypt_clients_lock);
 229 static unsigned dm_crypt_clients_n = 0;
 230 static volatile unsigned long dm_crypt_pages_per_client;
 231 #define DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT                 2
 232 #define DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT           (BIO_MAX_VECS * 16)
 233
 234 static void clone_init(struct dm_crypt_io *, struct bio *);
 235 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io);
 236 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
 237                                              struct scatterlist *sg);
 238
 239 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc);
 240
 241 /*
 242  * Use this to access cipher attributes that are independent of the key.
 243  */
 244 static struct crypto_skcipher *any_tfm(struct crypt_config *cc)
 245 {
 246         return cc->cipher_tfm.tfms[0];
 247 }
 248
 249 static struct crypto_aead *any_tfm_aead(struct crypt_config *cc)
 250 {
 251         return cc->cipher_tfm.tfms_aead[0];
 252 }
 253
 254 /*
 255  * Different IV generation algorithms:
 256  *
 257  * plain: the initial vector is the 32-bit little-endian version of the sector
 258  *        number, padded with zeros if necessary.
 259  *
 260  * plain64: the initial vector is the 64-bit little-endian version of the sector
 261  *        number, padded with zeros if necessary.
 262  *
 263  * plain64be: the initial vector is the 64-bit big-endian version of the sector
 264  *        number, padded with zeros if necessary.
 265  *
 266  * essiv: "encrypted sector|salt initial vector", the sector number is
 267  *        encrypted with the bulk cipher using a salt as key. The salt
 268  *        should be derived from the bulk cipher's key via hashing.
 269  *
 270  * benbi: the 64-bit "big-endian 'narrow block'-count", starting at 1
 271  *        (needed for LRW-32-AES and possible other narrow block modes)
 272  *
 273  * null: the initial vector is always zero.  Provides compatibility with
 274  *       obsolete loop_fish2 devices.  Do not use for new devices.
 275  *
 276  * lmk:  Compatible implementation of the block chaining mode used
 277  *       by the Loop-AES block device encryption system
 278  *       designed by Jari Ruusu. See http://loop-aes.sourceforge.net/
 279  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
 280  *       with an IV derived from the sector number, the data and
 281  *       optionally extra IV seed.
 282  *       This means that after decryption the first block
 283  *       of sector must be tweaked according to decrypted data.
 284  *       Loop-AES can use three encryption schemes:
 285  *         version 1: is plain aes-cbc mode
 286  *         version 2: uses 64 multikey scheme with lmk IV generator
 287  *         version 3: the same as version 2 with additional IV seed
 288  *                   (it uses 65 keys, last key is used as IV seed)
 289  *
 290  * tcw:  Compatible implementation of the block chaining mode used
 291  *       by the TrueCrypt device encryption system (prior to version 4.1).
 292  *       For more info see: https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/wikis/TrueCryptOnDiskFormat
 293  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
 294  *       with an IV derived from initial key and the sector number.
 295  *       In addition, whitening value is applied on every sector, whitening
 296  *       is calculated from initial key, sector number and mixed using CRC32.
 297  *       Note that this encryption scheme is vulnerable to watermarking attacks
 298  *       and should be used for old compatible containers access only.
 299  *
 300  * eboiv: Encrypted byte-offset IV (used in Bitlocker in CBC mode)
 301  *        The IV is encrypted little-endian byte-offset (with the same key
 302  *        and cipher as the volume).
 303  *
 304  * elephant: The extended version of eboiv with additional Elephant diffuser
 305  *           used with Bitlocker CBC mode.
 306  *           This mode was used in older Windows systems
 307  *           https://download.microsoft.com/download/0/2/3/0238acaf-d3bf-4a6d-b3d6-0a0be4bbb36e/bitlockercipher200608.pdf
 308  */
 309
 310 static int crypt_iv_plain_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 311                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 312 {
 313         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 314         *(__le32 *)iv = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xffffffff);
 315
 316         return 0;
 317 }
 318
 319 static int crypt_iv_plain64_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 320                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 321 {
 322         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 323         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 324
 325         return 0;
 326 }
 327
 328 static int crypt_iv_plain64be_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 329                                   struct dm_crypt_request *dmreq)
 330 {
 331         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 332         /* iv_size is at least of size u64; usually it is 16 bytes */
 333         *(__be64 *)&iv[cc->iv_size - sizeof(u64)] = cpu_to_be64(dmreq->iv_sector);
 334
 335         return 0;
 336 }
 337
 338 static int crypt_iv_essiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 339                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 340 {
 341         /*
 342          * ESSIV encryption of the IV is now handled by the crypto API,
 343          * so just pass the plain sector number here.
 344          */
 345         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 346         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 347
 348         return 0;
 349 }
 350
 351 static int crypt_iv_benbi_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 352                               const char *opts)
 353 {
 354         unsigned bs;
 355         int log;
 356
 357         if (crypt_integrity_aead(cc))
 358                 bs = crypto_aead_blocksize(any_tfm_aead(cc));
 359         else
 360                 bs = crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc));
 361         log = ilog2(bs);
 362
 363         /* we need to calculate how far we must shift the sector count
 364          * to get the cipher block count, we use this shift in _gen */
 365
 366         if (1 << log != bs) {
 367                 ti->error = "cypher blocksize is not a power of 2";
 368                 return -EINVAL;
 369         }
 370
 371         if (log > 9) {
 372                 ti->error = "cypher blocksize is > 512";
 373                 return -EINVAL;
 374         }
 375
 376         cc->iv_gen_private.benbi.shift = 9 - log;
 377
 378         return 0;
 379 }
 380
 381 static void crypt_iv_benbi_dtr(struct crypt_config *cc)
 382 {
 383 }
 384
 385 static int crypt_iv_benbi_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 386                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 387 {
 388         __be64 val;
 389
 390         memset(iv, 0, cc->iv_size - sizeof(u64)); /* rest is cleared below */
 391
 392         val = cpu_to_be64(((u64)dmreq->iv_sector << cc->iv_gen_private.benbi.shift) + 1);
 393         put_unaligned(val, (__be64 *)(iv + cc->iv_size - sizeof(u64)));
 394
 395         return 0;
 396 }
 397
 398 static int crypt_iv_null_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 399                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 400 {
 401         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 402
 403         return 0;
 404 }
 405
 406 static void crypt_iv_lmk_dtr(struct crypt_config *cc)
 407 {
 408         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 409
 410         if (lmk->hash_tfm && !IS_ERR(lmk->hash_tfm))
 411                 crypto_free_shash(lmk->hash_tfm);
 412         lmk->hash_tfm = NULL;
 413
 414         kfree_sensitive(lmk->seed);
 415         lmk->seed = NULL;
 416 }
 417
 418 static int crypt_iv_lmk_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 419                             const char *opts)
 420 {
 421         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 422
 423         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
 424                 ti->error = "Unsupported sector size for LMK";
 425                 return -EINVAL;
 426         }
 427
 428         lmk->hash_tfm = crypto_alloc_shash("md5", 0,
 429                                            CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
 430         if (IS_ERR(lmk->hash_tfm)) {
 431                 ti->error = "Error initializing LMK hash";
 432                 return PTR_ERR(lmk->hash_tfm);
 433         }
 434
 435         /* No seed in LMK version 2 */
 436         if (cc->key_parts == cc->tfms_count) {
 437                 lmk->seed = NULL;
 438                 return 0;
 439         }
 440
 441         lmk->seed = kzalloc(LMK_SEED_SIZE, GFP_KERNEL);
 442         if (!lmk->seed) {
 443                 crypt_iv_lmk_dtr(cc);
 444                 ti->error = "Error kmallocing seed storage in LMK";
 445                 return -ENOMEM;
 446         }
 447
 448         return 0;
 449 }
 450
 451 static int crypt_iv_lmk_init(struct crypt_config *cc)
 452 {
 453         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 454         int subkey_size = cc->key_size / cc->key_parts;
 455
 456         /* LMK seed is on the position of LMK_KEYS + 1 key */
 457         if (lmk->seed)
 458                 memcpy(lmk->seed, cc->key + (cc->tfms_count * subkey_size),
 459                        crypto_shash_digestsize(lmk->hash_tfm));
 460
 461         return 0;
 462 }
 463
 464 static int crypt_iv_lmk_wipe(struct crypt_config *cc)
 465 {
 466         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 467
 468         if (lmk->seed)
 469                 memset(lmk->seed, 0, LMK_SEED_SIZE);
 470
 471         return 0;
 472 }
 473
 474 static int crypt_iv_lmk_one(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 475                             struct dm_crypt_request *dmreq,
 476                             u8 *data)
 477 {
 478         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 479         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, lmk->hash_tfm);
 480         struct md5_state md5state;
 481         __le32 buf[4];
 482         int i, r;
 483
 484         desc->tfm = lmk->hash_tfm;
 485
 486         r = crypto_shash_init(desc);
 487         if (r)
 488                 return r;
 489
 490         if (lmk->seed) {
 491                 r = crypto_shash_update(desc, lmk->seed, LMK_SEED_SIZE);
 492                 if (r)
 493                         return r;
 494         }
 495
 496         /* Sector is always 512B, block size 16, add data of blocks 1-31 */
 497         r = crypto_shash_update(desc, data + 16, 16 * 31);
 498         if (r)
 499                 return r;
 500
 501         /* Sector is cropped to 56 bits here */
 502         buf[0] = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xFFFFFFFF);
 503         buf[1] = cpu_to_le32((((u64)dmreq->iv_sector >> 32) & 0x00FFFFFF) | 0x80000000);
 504         buf[2] = cpu_to_le32(4024);
 505         buf[3] = 0;
 506         r = crypto_shash_update(desc, (u8 *)buf, sizeof(buf));
 507         if (r)
 508                 return r;
 509
 510         /* No MD5 padding here */
 511         r = crypto_shash_export(desc, &md5state);
 512         if (r)
 513                 return r;
 514
 515         for (i = 0; i < MD5_HASH_WORDS; i++)
 516                 __cpu_to_le32s(&md5state.hash[i]);
 517         memcpy(iv, &md5state.hash, cc->iv_size);
 518
 519         return 0;
 520 }
 521
 522 static int crypt_iv_lmk_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 523                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 524 {
 525         struct scatterlist *sg;
 526         u8 *src;
 527         int r = 0;
 528
 529         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 530                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 531                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 532                 r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, src + sg->offset);
 533                 kunmap_atomic(src);
 534         } else
 535                 memset(iv, 0, cc->iv_size);
 536
 537         return r;
 538 }
 539
 540 static int crypt_iv_lmk_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 541                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 542 {
 543         struct scatterlist *sg;
 544         u8 *dst;
 545         int r;
 546
 547         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE)
 548                 return 0;
 549
 550         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 551         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 552         r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, dst + sg->offset);
 553
 554         /* Tweak the first block of plaintext sector */
 555         if (!r)
 556                 crypto_xor(dst + sg->offset, iv, cc->iv_size);
 557
 558         kunmap_atomic(dst);
 559         return r;
 560 }
 561
 562 static void crypt_iv_tcw_dtr(struct crypt_config *cc)
 563 {
 564         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 565
 566         kfree_sensitive(tcw->iv_seed);
 567         tcw->iv_seed = NULL;
 568         kfree_sensitive(tcw->whitening);
 569         tcw->whitening = NULL;
 570
 571         if (tcw->crc32_tfm && !IS_ERR(tcw->crc32_tfm))
 572                 crypto_free_shash(tcw->crc32_tfm);
 573         tcw->crc32_tfm = NULL;
 574 }
 575
 576 static int crypt_iv_tcw_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 577                             const char *opts)
 578 {
 579         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 580
 581         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
 582                 ti->error = "Unsupported sector size for TCW";
 583                 return -EINVAL;
 584         }
 585
 586         if (cc->key_size <= (cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE)) {
 587                 ti->error = "Wrong key size for TCW";
 588                 return -EINVAL;
 589         }
 590
 591         tcw->crc32_tfm = crypto_alloc_shash("crc32", 0,
 592                                             CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
 593         if (IS_ERR(tcw->crc32_tfm)) {
 594                 ti->error = "Error initializing CRC32 in TCW";
 595                 return PTR_ERR(tcw->crc32_tfm);
 596         }
 597
 598         tcw->iv_seed = kzalloc(cc->iv_size, GFP_KERNEL);
 599         tcw->whitening = kzalloc(TCW_WHITENING_SIZE, GFP_KERNEL);
 600         if (!tcw->iv_seed || !tcw->whitening) {
 601                 crypt_iv_tcw_dtr(cc);
 602                 ti->error = "Error allocating seed storage in TCW";
 603                 return -ENOMEM;
 604         }
 605
 606         return 0;
 607 }
 608
 609 static int crypt_iv_tcw_init(struct crypt_config *cc)
 610 {
 611         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 612         int key_offset = cc->key_size - cc->iv_size - TCW_WHITENING_SIZE;
 613
 614         memcpy(tcw->iv_seed, &cc->key[key_offset], cc->iv_size);
 615         memcpy(tcw->whitening, &cc->key[key_offset + cc->iv_size],
 616                TCW_WHITENING_SIZE);
 617
 618         return 0;
 619 }
 620
 621 static int crypt_iv_tcw_wipe(struct crypt_config *cc)
 622 {
 623         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 624
 625         memset(tcw->iv_seed, 0, cc->iv_size);
 626         memset(tcw->whitening, 0, TCW_WHITENING_SIZE);
 627
 628         return 0;
 629 }
 630
 631 static int crypt_iv_tcw_whitening(struct crypt_config *cc,
 632                                   struct dm_crypt_request *dmreq,
 633                                   u8 *data)
 634 {
 635         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 636         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 637         u8 buf[TCW_WHITENING_SIZE];
 638         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, tcw->crc32_tfm);
 639         int i, r;
 640
 641         /* xor whitening with sector number */
 642         crypto_xor_cpy(buf, tcw->whitening, (u8 *)&sector, 8);
 643         crypto_xor_cpy(&buf[8], tcw->whitening + 8, (u8 *)&sector, 8);
 644
 645         /* calculate crc32 for every 32bit part and xor it */
 646         desc->tfm = tcw->crc32_tfm;
 647         for (i = 0; i < 4; i++) {
 648                 r = crypto_shash_init(desc);
 649                 if (r)
 650                         goto out;
 651                 r = crypto_shash_update(desc, &buf[i * 4], 4);
 652                 if (r)
 653                         goto out;
 654                 r = crypto_shash_final(desc, &buf[i * 4]);
 655                 if (r)
 656                         goto out;
 657         }
 658         crypto_xor(&buf[0], &buf[12], 4);
 659         crypto_xor(&buf[4], &buf[8], 4);
 660
 661         /* apply whitening (8 bytes) to whole sector */
 662         for (i = 0; i < ((1 << SECTOR_SHIFT) / 8); i++)
 663                 crypto_xor(data + i * 8, buf, 8);
 664 out:
 665         memzero_explicit(buf, sizeof(buf));
 666         return r;
 667 }
 668
 669 static int crypt_iv_tcw_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 670                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 671 {
 672         struct scatterlist *sg;
 673         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 674         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 675         u8 *src;
 676         int r = 0;
 677
 678         /* Remove whitening from ciphertext */
 679         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
 680                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 681                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 682                 r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, src + sg->offset);
 683                 kunmap_atomic(src);
 684         }
 685
 686         /* Calculate IV */
 687         crypto_xor_cpy(iv, tcw->iv_seed, (u8 *)&sector, 8);
 688         if (cc->iv_size > 8)
 689                 crypto_xor_cpy(&iv[8], tcw->iv_seed + 8, (u8 *)&sector,
 690                                cc->iv_size - 8);
 691
 692         return r;
 693 }
 694
 695 static int crypt_iv_tcw_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 696                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 697 {
 698         struct scatterlist *sg;
 699         u8 *dst;
 700         int r;
 701
 702         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
 703                 return 0;
 704
 705         /* Apply whitening on ciphertext */
 706         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 707         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 708         r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, dst + sg->offset);
 709         kunmap_atomic(dst);
 710
 711         return r;
 712 }
 713
 714 static int crypt_iv_random_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 715                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 716 {
 717         /* Used only for writes, there must be an additional space to store IV */
 718         get_random_bytes(iv, cc->iv_size);
 719         return 0;
 720 }
 721
 722 static int crypt_iv_eboiv_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 723                             const char *opts)
 724 {
 725         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
 726                 ti->error = "AEAD transforms not supported for EBOIV";
 727                 return -EINVAL;
 728         }
 729
 730         if (crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc)) != cc->iv_size) {
 731                 ti->error = "Block size of EBOIV cipher does "
 732                             "not match IV size of block cipher";
 733                 return -EINVAL;
 734         }
 735
 736         return 0;
 737 }
 738
 739 static int crypt_iv_eboiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 740                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 741 {
 742         u8 buf[MAX_CIPHER_BLOCKSIZE] __aligned(__alignof__(__le64));
 743         struct skcipher_request *req;
 744         struct scatterlist src, dst;
 745         DECLARE_CRYPTO_WAIT(wait);
 746         int err;
 747
 748         req = skcipher_request_alloc(any_tfm(cc), GFP_NOIO);
 749         if (!req)
 750                 return -ENOMEM;
 751
 752         memset(buf, 0, cc->iv_size);
 753         *(__le64 *)buf = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector * cc->sector_size);
 754
 755         sg_init_one(&src, page_address(ZERO_PAGE(0)), cc->iv_size);
 756         sg_init_one(&dst, iv, cc->iv_size);
 757         skcipher_request_set_crypt(req, &src, &dst, cc->iv_size, buf);
 758         skcipher_request_set_callback(req, 0, crypto_req_done, &wait);
 759         err = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 760         skcipher_request_free(req);
 761
 762         return err;
 763 }
 764
 765 static void crypt_iv_elephant_dtr(struct crypt_config *cc)
 766 {
 767         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
 768
 769         crypto_free_skcipher(elephant->tfm);
 770         elephant->tfm = NULL;
 771 }
 772
 773 static int crypt_iv_elephant_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 774                             const char *opts)
 775 {
 776         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
 777         int r;
 778
 779         elephant->tfm = crypto_alloc_skcipher("ecb(aes)", 0,
 780                                               CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
 781         if (IS_ERR(elephant->tfm)) {
 782                 r = PTR_ERR(elephant->tfm);
 783                 elephant->tfm = NULL;
 784                 return r;
 785         }
 786
 787         r = crypt_iv_eboiv_ctr(cc, ti, NULL);
 788         if (r)
 789                 crypt_iv_elephant_dtr(cc);
 790         return r;
 791 }
 792
 793 static void diffuser_disk_to_cpu(u32 *d, size_t n)
 794 {
 795 #ifndef __LITTLE_ENDIAN
 796         int i;
 797
 798         for (i = 0; i < n; i++)
 799                 d[i] = le32_to_cpu((__le32)d[i]);
 800 #endif
 801 }
 802
 803 static void diffuser_cpu_to_disk(__le32 *d, size_t n)
 804 {
 805 #ifndef __LITTLE_ENDIAN
 806         int i;
 807
 808         for (i = 0; i < n; i++)
 809                 d[i] = cpu_to_le32((u32)d[i]);
 810 #endif
 811 }
 812
 813 static void diffuser_a_decrypt(u32 *d, size_t n)
 814 {
 815         int i, i1, i2, i3;
 816
 817         for (i = 0; i < 5; i++) {
 818                 i1 = 0;
 819                 i2 = n - 2;
 820                 i3 = n - 5;
 821
 822                 while (i1 < (n - 1)) {
 823                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 9 | d[i3] >> 23);
 824                         i1++; i2++; i3++;
 825
 826                         if (i3 >= n)
 827                                 i3 -= n;
 828
 829                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 830                         i1++; i2++; i3++;
 831
 832                         if (i2 >= n)
 833                                 i2 -= n;
 834
 835                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 13 | d[i3] >> 19);
 836                         i1++; i2++; i3++;
 837
 838                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 839                         i1++; i2++; i3++;
 840                 }
 841         }
 842 }
 843
 844 static void diffuser_a_encrypt(u32 *d, size_t n)
 845 {
 846         int i, i1, i2, i3;
 847
 848         for (i = 0; i < 5; i++) {
 849                 i1 = n - 1;
 850                 i2 = n - 2 - 1;
 851                 i3 = n - 5 - 1;
 852
 853                 while (i1 > 0) {
 854                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 855                         i1--; i2--; i3--;
 856
 857                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 13 | d[i3] >> 19);
 858                         i1--; i2--; i3--;
 859
 860                         if (i2 < 0)
 861                                 i2 += n;
 862
 863                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 864                         i1--; i2--; i3--;
 865
 866                         if (i3 < 0)
 867                                 i3 += n;
 868
 869                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 9 | d[i3] >> 23);
 870                         i1--; i2--; i3--;
 871                 }
 872         }
 873 }
 874
 875 static void diffuser_b_decrypt(u32 *d, size_t n)
 876 {
 877         int i, i1, i2, i3;
 878
 879         for (i = 0; i < 3; i++) {
 880                 i1 = 0;
 881                 i2 = 2;
 882                 i3 = 5;
 883
 884                 while (i1 < (n - 1)) {
 885                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 886                         i1++; i2++; i3++;
 887
 888                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 10 | d[i3] >> 22);
 889                         i1++; i2++; i3++;
 890
 891                         if (i2 >= n)
 892                                 i2 -= n;
 893
 894                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 895                         i1++; i2++; i3++;
 896
 897                         if (i3 >= n)
 898                                 i3 -= n;
 899
 900                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 25 | d[i3] >> 7);
 901                         i1++; i2++; i3++;
 902                 }
 903         }
 904 }
 905
 906 static void diffuser_b_encrypt(u32 *d, size_t n)
 907 {
 908         int i, i1, i2, i3;
 909
 910         for (i = 0; i < 3; i++) {
 911                 i1 = n - 1;
 912                 i2 = 2 - 1;
 913                 i3 = 5 - 1;
 914
 915                 while (i1 > 0) {
 916                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 25 | d[i3] >> 7);
 917                         i1--; i2--; i3--;
 918
 919                         if (i3 < 0)
 920                                 i3 += n;
 921
 922                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 923                         i1--; i2--; i3--;
 924
 925                         if (i2 < 0)
 926                                 i2 += n;
 927
 928                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 10 | d[i3] >> 22);
 929                         i1--; i2--; i3--;
 930
 931                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 932                         i1--; i2--; i3--;
 933                 }
 934         }
 935 }
 936
 937 static int crypt_iv_elephant(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
 938 {
 939         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
 940         u8 *es, *ks, *data, *data2, *data_offset;
 941         struct skcipher_request *req;
 942         struct scatterlist *sg, *sg2, src, dst;
 943         DECLARE_CRYPTO_WAIT(wait);
 944         int i, r;
 945
 946         req = skcipher_request_alloc(elephant->tfm, GFP_NOIO);
 947         es = kzalloc(16, GFP_NOIO); /* Key for AES */
 948         ks = kzalloc(32, GFP_NOIO); /* Elephant sector key */
 949
 950         if (!req || !es || !ks) {
 951                 r = -ENOMEM;
 952                 goto out;
 953         }
 954
 955         *(__le64 *)es = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector * cc->sector_size);
 956
 957         /* E(Ks, e(s)) */
 958         sg_init_one(&src, es, 16);
 959         sg_init_one(&dst, ks, 16);
 960         skcipher_request_set_crypt(req, &src, &dst, 16, NULL);
 961         skcipher_request_set_callback(req, 0, crypto_req_done, &wait);
 962         r = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 963         if (r)
 964                 goto out;
 965
 966         /* E(Ks, e'(s)) */
 967         es[15] = 0x80;
 968         sg_init_one(&dst, &ks[16], 16);
 969         r = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 970         if (r)
 971                 goto out;
 972
 973         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 974         data = kmap_atomic(sg_page(sg));
 975         data_offset = data + sg->offset;
 976
 977         /* Cannot modify original bio, copy to sg_out and apply Elephant to it */
 978         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 979                 sg2 = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 980                 data2 = kmap_atomic(sg_page(sg2));
 981                 memcpy(data_offset, data2 + sg2->offset, cc->sector_size);
 982                 kunmap_atomic(data2);
 983         }
 984
 985         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
 986                 diffuser_disk_to_cpu((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 987                 diffuser_b_decrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 988                 diffuser_a_decrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 989                 diffuser_cpu_to_disk((__le32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 990         }
 991
 992         for (i = 0; i < (cc->sector_size / 32); i++)
 993                 crypto_xor(data_offset + i * 32, ks, 32);
 994
 995         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 996                 diffuser_disk_to_cpu((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 997                 diffuser_a_encrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 998                 diffuser_b_encrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 999                 diffuser_cpu_to_disk((__le32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
1000         }
1001
1002         kunmap_atomic(data);
1003 out:
1004         kfree_sensitive(ks);
1005         kfree_sensitive(es);
1006         skcipher_request_free(req);
1007         return r;
1008 }
1009
1010 static int crypt_iv_elephant_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
1011                             struct dm_crypt_request *dmreq)
1012 {
1013         int r;
1014
1015         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
1016                 r = crypt_iv_elephant(cc, dmreq);
1017                 if (r)
1018                         return r;
1019         }
1020
1021         return crypt_iv_eboiv_gen(cc, iv, dmreq);
1022 }
1023
1024 static int crypt_iv_elephant_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
1025                                   struct dm_crypt_request *dmreq)
1026 {
1027         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
1028                 return crypt_iv_elephant(cc, dmreq);
1029
1030         return 0;
1031 }
1032
1033 static int crypt_iv_elephant_init(struct crypt_config *cc)
1034 {
1035         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
1036         int key_offset = cc->key_size - cc->key_extra_size;
1037
1038         return crypto_skcipher_setkey(elephant->tfm, &cc->key[key_offset], cc->key_extra_size);
1039 }
1040
1041 static int crypt_iv_elephant_wipe(struct crypt_config *cc)
1042 {
1043         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
1044         u8 key[ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE];
1045
1046         memset(key, 0, cc->key_extra_size);
1047         return crypto_skcipher_setkey(elephant->tfm, key, cc->key_extra_size);
1048 }
1049
1050 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain_ops = {
1051         .generator = crypt_iv_plain_gen
1052 };
1053
1054 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64_ops = {
1055         .generator = crypt_iv_plain64_gen
1056 };
1057
1058 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64be_ops = {
1059         .generator = crypt_iv_plain64be_gen
1060 };
1061
1062 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_essiv_ops = {
1063         .generator = crypt_iv_essiv_gen
1064 };
1065
1066 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_benbi_ops = {
1067         .ctr       = crypt_iv_benbi_ctr,
1068         .dtr       = crypt_iv_benbi_dtr,
1069         .generator = crypt_iv_benbi_gen
1070 };
1071
1072 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_null_ops = {
1073         .generator = crypt_iv_null_gen
1074 };
1075
1076 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_lmk_ops = {
1077         .ctr       = crypt_iv_lmk_ctr,
1078         .dtr       = crypt_iv_lmk_dtr,
1079         .init      = crypt_iv_lmk_init,
1080         .wipe      = crypt_iv_lmk_wipe,
1081         .generator = crypt_iv_lmk_gen,
1082         .post      = crypt_iv_lmk_post
1083 };
1084
1085 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_tcw_ops = {
1086         .ctr       = crypt_iv_tcw_ctr,
1087         .dtr       = crypt_iv_tcw_dtr,
1088         .init      = crypt_iv_tcw_init,
1089         .wipe      = crypt_iv_tcw_wipe,
1090         .generator = crypt_iv_tcw_gen,
1091         .post      = crypt_iv_tcw_post
1092 };
1093
1094 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_random_ops = {
1095         .generator = crypt_iv_random_gen
1096 };
1097
1098 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_eboiv_ops = {
1099         .ctr       = crypt_iv_eboiv_ctr,
1100         .generator = crypt_iv_eboiv_gen
1101 };
1102
1103 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_elephant_ops = {
1104         .ctr       = crypt_iv_elephant_ctr,
1105         .dtr       = crypt_iv_elephant_dtr,
1106         .init      = crypt_iv_elephant_init,
1107         .wipe      = crypt_iv_elephant_wipe,
1108         .generator = crypt_iv_elephant_gen,
1109         .post      = crypt_iv_elephant_post
1110 };
1111
1112 /*
1113  * Integrity extensions
1114  */
1115 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc)
1116 {
1117         return test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
1118 }
1119
1120 static bool crypt_integrity_hmac(struct crypt_config *cc)
1121 {
1122         return crypt_integrity_aead(cc) && cc->key_mac_size;
1123 }
1124
1125 /* Get sg containing data */
1126 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
1127                                              struct scatterlist *sg)
1128 {
1129         if (unlikely(crypt_integrity_aead(cc)))
1130                 return &sg[2];
1131
1132         return sg;
1133 }
1134
1135 static int dm_crypt_integrity_io_alloc(struct dm_crypt_io *io, struct bio *bio)
1136 {
1137         struct bio_integrity_payload *bip;
1138         unsigned int tag_len;
1139         int ret;
1140
1141         if (!bio_sectors(bio) || !io->cc->on_disk_tag_size)
1142                 return 0;
1143
1144         bip = bio_integrity_alloc(bio, GFP_NOIO, 1);
1145         if (IS_ERR(bip))
1146                 return PTR_ERR(bip);
1147
1148         tag_len = io->cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> io->cc->sector_shift);
1149
1150         bip->bip_iter.bi_size = tag_len;
1151         bip->bip_iter.bi_sector = io->cc->start + io->sector;
1152
1153         ret = bio_integrity_add_page(bio, virt_to_page(io->integrity_metadata),
1154                                      tag_len, offset_in_page(io->integrity_metadata));
1155         if (unlikely(ret != tag_len))
1156                 return -ENOMEM;
1157
1158         return 0;
1159 }
1160
1161 static int crypt_integrity_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti)
1162 {
1163 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
1164         struct blk_integrity *bi = blk_get_integrity(cc->dev->bdev->bd_disk);
1165         struct mapped_device *md = dm_table_get_md(ti->table);
1166
1167         /* From now we require underlying device with our integrity profile */
1168         if (!bi || strcasecmp(bi->profile->name, "DM-DIF-EXT-TAG")) {
1169                 ti->error = "Integrity profile not supported.";
1170                 return -EINVAL;
1171         }
1172
1173         if (bi->tag_size != cc->on_disk_tag_size ||
1174             bi->tuple_size != cc->on_disk_tag_size) {
1175                 ti->error = "Integrity profile tag size mismatch.";
1176                 return -EINVAL;
1177         }
1178         if (1 << bi->interval_exp != cc->sector_size) {
1179                 ti->error = "Integrity profile sector size mismatch.";
1180                 return -EINVAL;
1181         }
1182
1183         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
1184                 cc->integrity_tag_size = cc->on_disk_tag_size - cc->integrity_iv_size;
1185                 DMDEBUG("%s: Integrity AEAD, tag size %u, IV size %u.", dm_device_name(md),
1186                        cc->integrity_tag_size, cc->integrity_iv_size);
1187
1188                 if (crypto_aead_setauthsize(any_tfm_aead(cc), cc->integrity_tag_size)) {
1189                         ti->error = "Integrity AEAD auth tag size is not supported.";
1190                         return -EINVAL;
1191                 }
1192         } else if (cc->integrity_iv_size)
1193                 DMDEBUG("%s: Additional per-sector space %u bytes for IV.", dm_device_name(md),
1194                        cc->integrity_iv_size);
1195
1196         if ((cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size) != bi->tag_size) {
1197                 ti->error = "Not enough space for integrity tag in the profile.";
1198                 return -EINVAL;
1199         }
1200
1201         return 0;
1202 #else
1203         ti->error = "Integrity profile not supported.";
1204         return -EINVAL;
1205 #endif
1206 }
1207
1208 static void crypt_convert_init(struct crypt_config *cc,
1209                                struct convert_context *ctx,
1210                                struct bio *bio_out, struct bio *bio_in,
1211                                sector_t sector)
1212 {
1213         ctx->bio_in = bio_in;
1214         ctx->bio_out = bio_out;
1215         if (bio_in)
1216                 ctx->iter_in = bio_in->bi_iter;
1217         if (bio_out)
1218                 ctx->iter_out = bio_out->bi_iter;
1219         ctx->cc_sector = sector + cc->iv_offset;
1220         init_completion(&ctx->restart);
1221 }
1222
1223 static struct dm_crypt_request *dmreq_of_req(struct crypt_config *cc,
1224                                              void *req)
1225 {
1226         return (struct dm_crypt_request *)((char *)req + cc->dmreq_start);
1227 }
1228
1229 static void *req_of_dmreq(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
1230 {
1231         return (void *)((char *)dmreq - cc->dmreq_start);
1232 }
1233
1234 static u8 *iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1235                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1236 {
1237         if (crypt_integrity_aead(cc))
1238                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1239                         crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc)) + 1);
1240         else
1241                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1242                         crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc)) + 1);
1243 }
1244
1245 static u8 *org_iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1246                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1247 {
1248         return iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size;
1249 }
1250
1251 static __le64 *org_sector_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1252                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1253 {
1254         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size + cc->iv_size;
1255         return (__le64 *) ptr;
1256 }
1257
1258 static unsigned int *org_tag_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1259                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1260 {
1261         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size +
1262                   cc->iv_size + sizeof(uint64_t);
1263         return (unsigned int*)ptr;
1264 }
1265
1266 static void *tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1267                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
1268 {
1269         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1270         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1271
1272         return &io->integrity_metadata[*org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) *
1273                 cc->on_disk_tag_size];
1274 }
1275
1276 static void *iv_tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1277                                struct dm_crypt_request *dmreq)
1278 {
1279         return tag_from_dmreq(cc, dmreq) + cc->integrity_tag_size;
1280 }
1281
1282 static int crypt_convert_block_aead(struct crypt_config *cc,
1283                                      struct convert_context *ctx,
1284                                      struct aead_request *req,
1285                                      unsigned int tag_offset)
1286 {
1287         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1288         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1289         struct dm_crypt_request *dmreq;
1290         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv, *tag;
1291         __le64 *sector;
1292         int r = 0;
1293
1294         BUG_ON(cc->integrity_iv_size && cc->integrity_iv_size != cc->iv_size);
1295
1296         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1297         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1298                 return -EIO;
1299
1300         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1301         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1302         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1303                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1304         dmreq->ctx = ctx;
1305
1306         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1307
1308         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1309         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1310
1311         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1312         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1313         tag = tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1314         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1315
1316         /* AEAD request:
1317          *  |----- AAD -------|------ DATA -------|-- AUTH TAG --|
1318          *  | (authenticated) | (auth+encryption) |              |
1319          *  | sector_LE |  IV |  sector in/out    |  tag in/out  |
1320          */
1321         sg_init_table(dmreq->sg_in, 4);
1322         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[0], sector, sizeof(uint64_t));
1323         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[1], org_iv, cc->iv_size);
1324         sg_set_page(&dmreq->sg_in[2], bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1325         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1326
1327         sg_init_table(dmreq->sg_out, 4);
1328         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[0], sector, sizeof(uint64_t));
1329         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[1], org_iv, cc->iv_size);
1330         sg_set_page(&dmreq->sg_out[2], bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1331         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1332
1333         if (cc->iv_gen_ops) {
1334                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1335                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1336                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->iv_size);
1337                 } else {
1338                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1339                         if (r < 0)
1340                                 return r;
1341                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1342                         if (cc->integrity_iv_size)
1343                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->iv_size);
1344                 }
1345                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1346                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1347         }
1348
1349         aead_request_set_ad(req, sizeof(uint64_t) + cc->iv_size);
1350         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE) {
1351                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1352                                        cc->sector_size, iv);
1353                 r = crypto_aead_encrypt(req);
1354                 if (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size != cc->on_disk_tag_size)
1355                         memset(tag + cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size, 0,
1356                                cc->on_disk_tag_size - (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size));
1357         } else {
1358                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1359                                        cc->sector_size + cc->integrity_tag_size, iv);
1360                 r = crypto_aead_decrypt(req);
1361         }
1362
1363         if (r == -EBADMSG) {
1364                 char b[BDEVNAME_SIZE];
1365                 DMERR_LIMIT("%s: INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu", bio_devname(ctx->bio_in, b),
1366                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*sector));
1367         }
1368
1369         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1370                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1371
1372         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1373         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1374
1375         return r;
1376 }
1377
1378 static int crypt_convert_block_skcipher(struct crypt_config *cc,
1379                                         struct convert_context *ctx,
1380                                         struct skcipher_request *req,
1381                                         unsigned int tag_offset)
1382 {
1383         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1384         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1385         struct scatterlist *sg_in, *sg_out;
1386         struct dm_crypt_request *dmreq;
1387         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv;
1388         __le64 *sector;
1389         int r = 0;
1390
1391         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1392         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1393                 return -EIO;
1394
1395         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1396         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1397         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1398                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1399         dmreq->ctx = ctx;
1400
1401         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1402
1403         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1404         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1405         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1406
1407         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1408         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1409
1410         /* For skcipher we use only the first sg item */
1411         sg_in  = &dmreq->sg_in[0];
1412         sg_out = &dmreq->sg_out[0];
1413
1414         sg_init_table(sg_in, 1);
1415         sg_set_page(sg_in, bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1416
1417         sg_init_table(sg_out, 1);
1418         sg_set_page(sg_out, bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1419
1420         if (cc->iv_gen_ops) {
1421                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1422                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1423                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->integrity_iv_size);
1424                 } else {
1425                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1426                         if (r < 0)
1427                                 return r;
1428                         /* Data can be already preprocessed in generator */
1429                         if (test_bit(CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS, &cc->cipher_flags))
1430                                 sg_in = sg_out;
1431                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1432                         if (cc->integrity_iv_size)
1433                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->integrity_iv_size);
1434                 }
1435                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1436                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1437         }
1438
1439         skcipher_request_set_crypt(req, sg_in, sg_out, cc->sector_size, iv);
1440
1441         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE)
1442                 r = crypto_skcipher_encrypt(req);
1443         else
1444                 r = crypto_skcipher_decrypt(req);
1445
1446         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1447                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1448
1449         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1450         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1451
1452         return r;
1453 }
1454
1455 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1456                                int error);
1457
1458 static int crypt_alloc_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1459                                      struct convert_context *ctx)
1460 {
1461         unsigned key_index = ctx->cc_sector & (cc->tfms_count - 1);
1462
1463         if (!ctx->r.req) {
1464                 ctx->r.req = mempool_alloc(&cc->req_pool, in_interrupt() ? GFP_ATOMIC : GFP_NOIO);
1465                 if (!ctx->r.req)
1466                         return -ENOMEM;
1467         }
1468
1469         skcipher_request_set_tfm(ctx->r.req, cc->cipher_tfm.tfms[key_index]);
1470
1471         /*
1472          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1473          * requests if driver request queue is full.
1474          */
1475         skcipher_request_set_callback(ctx->r.req,
1476             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1477             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req));
1478
1479         return 0;
1480 }
1481
1482 static int crypt_alloc_req_aead(struct crypt_config *cc,
1483                                  struct convert_context *ctx)
1484 {
1485         if (!ctx->r.req_aead) {
1486                 ctx->r.req_aead = mempool_alloc(&cc->req_pool, in_interrupt() ? GFP_ATOMIC : GFP_NOIO);
1487                 if (!ctx->r.req_aead)
1488                         return -ENOMEM;
1489         }
1490
1491         aead_request_set_tfm(ctx->r.req_aead, cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1492
1493         /*
1494          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1495          * requests if driver request queue is full.
1496          */
1497         aead_request_set_callback(ctx->r.req_aead,
1498             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1499             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req_aead));
1500
1501         return 0;
1502 }
1503
1504 static int crypt_alloc_req(struct crypt_config *cc,
1505                             struct convert_context *ctx)
1506 {
1507         if (crypt_integrity_aead(cc))
1508                 return crypt_alloc_req_aead(cc, ctx);
1509         else
1510                 return crypt_alloc_req_skcipher(cc, ctx);
1511 }
1512
1513 static void crypt_free_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1514                                     struct skcipher_request *req, struct bio *base_bio)
1515 {
1516         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1517
1518         if ((struct skcipher_request *)(io + 1) != req)
1519                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1520 }
1521
1522 static void crypt_free_req_aead(struct crypt_config *cc,
1523                                 struct aead_request *req, struct bio *base_bio)
1524 {
1525         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1526
1527         if ((struct aead_request *)(io + 1) != req)
1528                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1529 }
1530
1531 static void crypt_free_req(struct crypt_config *cc, void *req, struct bio *base_bio)
1532 {
1533         if (crypt_integrity_aead(cc))
1534                 crypt_free_req_aead(cc, req, base_bio);
1535         else
1536                 crypt_free_req_skcipher(cc, req, base_bio);
1537 }
1538
1539 /*
1540  * Encrypt / decrypt data from one bio to another one (can be the same one)
1541  */
1542 static blk_status_t crypt_convert(struct crypt_config *cc,
1543                          struct convert_context *ctx, bool atomic, bool reset_pending)
1544 {
1545         unsigned int tag_offset = 0;
1546         unsigned int sector_step = cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT;
1547         int r;
1548
1549         /*
1550          * if reset_pending is set we are dealing with the bio for the first time,
1551          * else we're continuing to work on the previous bio, so don't mess with
1552          * the cc_pending counter
1553          */
1554         if (reset_pending)
1555                 atomic_set(&ctx->cc_pending, 1);
1556
1557         while (ctx->iter_in.bi_size && ctx->iter_out.bi_size) {
1558
1559                 r = crypt_alloc_req(cc, ctx);
1560                 if (r) {
1561                         complete(&ctx->restart);
1562                         return BLK_STS_DEV_RESOURCE;
1563                 }
1564
1565                 atomic_inc(&ctx->cc_pending);
1566
1567                 if (crypt_integrity_aead(cc))
1568                         r = crypt_convert_block_aead(cc, ctx, ctx->r.req_aead, tag_offset);
1569                 else
1570                         r = crypt_convert_block_skcipher(cc, ctx, ctx->r.req, tag_offset);
1571
1572                 switch (r) {
1573                 /*
1574                  * The request was queued by a crypto driver
1575                  * but the driver request queue is full, let's wait.
1576                  */
1577                 case -EBUSY:
1578                         if (in_interrupt()) {
1579                                 if (try_wait_for_completion(&ctx->restart)) {
1580                                         /*
1581                                          * we don't have to block to wait for completion,
1582                                          * so proceed
1583                                          */
1584                                 } else {
1585                                         /*
1586                                          * we can't wait for completion without blocking
1587                                          * exit and continue processing in a workqueue
1588                                          */
1589                                         ctx->r.req = NULL;
1590                                         ctx->cc_sector += sector_step;
1591                                         tag_offset++;
1592                                         return BLK_STS_DEV_RESOURCE;
1593                                 }
1594                         } else {
1595                                 wait_for_completion(&ctx->restart);
1596                         }
1597                         reinit_completion(&ctx->restart);
1598                         fallthrough;
1599                 /*
1600                  * The request is queued and processed asynchronously,
1601                  * completion function kcryptd_async_done() will be called.
1602                  */
1603                 case -EINPROGRESS:
1604                         ctx->r.req = NULL;
1605                         ctx->cc_sector += sector_step;
1606                         tag_offset++;
1607                         continue;
1608                 /*
1609                  * The request was already processed (synchronously).
1610                  */
1611                 case 0:
1612                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1613                         ctx->cc_sector += sector_step;
1614                         tag_offset++;
1615                         if (!atomic)
1616                                 cond_resched();
1617                         continue;
1618                 /*
1619                  * There was a data integrity error.
1620                  */
1621                 case -EBADMSG:
1622                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1623                         return BLK_STS_PROTECTION;
1624                 /*
1625                  * There was an error while processing the request.
1626                  */
1627                 default:
1628                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1629                         return BLK_STS_IOERR;
1630                 }
1631         }
1632
1633         return 0;
1634 }
1635
1636 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone);
1637
1638 /*
1639  * Generate a new unfragmented bio with the given size
1640  * This should never violate the device limitations (but only because
1641  * max_segment_size is being constrained to PAGE_SIZE).
1642  *
1643  * This function may be called concurrently. If we allocate from the mempool
1644  * concurrently, there is a possibility of deadlock. For example, if we have
1645  * mempool of 256 pages, two processes, each wanting 256, pages allocate from
1646  * the mempool concurrently, it may deadlock in a situation where both processes
1647  * have allocated 128 pages and the mempool is exhausted.
1648  *
1649  * In order to avoid this scenario we allocate the pages under a mutex.
1650  *
1651  * In order to not degrade performance with excessive locking, we try
1652  * non-blocking allocations without a mutex first but on failure we fallback
1653  * to blocking allocations with a mutex.
1654  */
1655 static struct bio *crypt_alloc_buffer(struct dm_crypt_io *io, unsigned size)
1656 {
1657         struct crypt_config *cc = io->cc;
1658         struct bio *clone;
1659         unsigned int nr_iovecs = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1660         gfp_t gfp_mask = GFP_NOWAIT | __GFP_HIGHMEM;
1661         unsigned i, len, remaining_size;
1662         struct page *page;
1663
1664 retry:
1665         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1666                 mutex_lock(&cc->bio_alloc_lock);
1667
1668         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, nr_iovecs, &cc->bs);
1669         if (!clone)
1670                 goto out;
1671
1672         clone_init(io, clone);
1673
1674         remaining_size = size;
1675
1676         for (i = 0; i < nr_iovecs; i++) {
1677                 page = mempool_alloc(&cc->page_pool, gfp_mask);
1678                 if (!page) {
1679                         crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1680                         bio_put(clone);
1681                         gfp_mask |= __GFP_DIRECT_RECLAIM;
1682                         goto retry;
1683                 }
1684
1685                 len = (remaining_size > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : remaining_size;
1686
1687                 bio_add_page(clone, page, len, 0);
1688
1689                 remaining_size -= len;
1690         }
1691
1692         /* Allocate space for integrity tags */
1693         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1694                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1695                 bio_put(clone);
1696                 clone = NULL;
1697         }
1698 out:
1699         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1700                 mutex_unlock(&cc->bio_alloc_lock);
1701
1702         return clone;
1703 }
1704
1705 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone)
1706 {
1707         struct bio_vec *bv;
1708         struct bvec_iter_all iter_all;
1709
1710         bio_for_each_segment_all(bv, clone, iter_all) {
1711                 BUG_ON(!bv->bv_page);
1712                 mempool_free(bv->bv_page, &cc->page_pool);
1713         }
1714 }
1715
1716 static void crypt_io_init(struct dm_crypt_io *io, struct crypt_config *cc,
1717                           struct bio *bio, sector_t sector)
1718 {
1719         io->cc = cc;
1720         io->base_bio = bio;
1721         io->sector = sector;
1722         io->error = 0;
1723         io->ctx.r.req = NULL;
1724         io->integrity_metadata = NULL;
1725         io->integrity_metadata_from_pool = false;
1726         atomic_set(&io->io_pending, 0);
1727 }
1728
1729 static void crypt_inc_pending(struct dm_crypt_io *io)
1730 {
1731         atomic_inc(&io->io_pending);
1732 }
1733
1734 static void kcryptd_io_bio_endio(struct work_struct *work)
1735 {
1736         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1737         bio_endio(io->base_bio);
1738 }
1739
1740 /*
1741  * One of the bios was finished. Check for completion of
1742  * the whole request and correctly clean up the buffer.
1743  */
1744 static void crypt_dec_pending(struct dm_crypt_io *io)
1745 {
1746         struct crypt_config *cc = io->cc;
1747         struct bio *base_bio = io->base_bio;
1748         blk_status_t error = io->error;
1749
1750         if (!atomic_dec_and_test(&io->io_pending))
1751                 return;
1752
1753         if (io->ctx.r.req)
1754                 crypt_free_req(cc, io->ctx.r.req, base_bio);
1755
1756         if (unlikely(io->integrity_metadata_from_pool))
1757                 mempool_free(io->integrity_metadata, &io->cc->tag_pool);
1758         else
1759                 kfree(io->integrity_metadata);
1760
1761         base_bio->bi_status = error;
1762
1763         /*
1764          * If we are running this function from our tasklet,
1765          * we can't call bio_endio() here, because it will call
1766          * clone_endio() from dm.c, which in turn will
1767          * free the current struct dm_crypt_io structure with
1768          * our tasklet. In this case we need to delay bio_endio()
1769          * execution to after the tasklet is done and dequeued.
1770          */
1771         if (tasklet_trylock(&io->tasklet)) {
1772                 tasklet_unlock(&io->tasklet);
1773                 bio_endio(base_bio);
1774                 return;
1775         }
1776
1777         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_bio_endio);
1778         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1779 }
1780
1781 /*
1782  * kcryptd/kcryptd_io:
1783  *
1784  * Needed because it would be very unwise to do decryption in an
1785  * interrupt context.
1786  *
1787  * kcryptd performs the actual encryption or decryption.
1788  *
1789  * kcryptd_io performs the IO submission.
1790  *
1791  * They must be separated as otherwise the final stages could be
1792  * starved by new requests which can block in the first stages due
1793  * to memory allocation.
1794  *
1795  * The work is done per CPU global for all dm-crypt instances.
1796  * They should not depend on each other and do not block.
1797  */
1798 static void crypt_endio(struct bio *clone)
1799 {
1800         struct dm_crypt_io *io = clone->bi_private;
1801         struct crypt_config *cc = io->cc;
1802         unsigned rw = bio_data_dir(clone);
1803         blk_status_t error;
1804
1805         /*
1806          * free the processed pages
1807          */
1808         if (rw == WRITE)
1809                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1810
1811         error = clone->bi_status;
1812         bio_put(clone);
1813
1814         if (rw == READ && !error) {
1815                 kcryptd_queue_crypt(io);
1816                 return;
1817         }
1818
1819         if (unlikely(error))
1820                 io->error = error;
1821
1822         crypt_dec_pending(io);
1823 }
1824
1825 static void clone_init(struct dm_crypt_io *io, struct bio *clone)
1826 {
1827         struct crypt_config *cc = io->cc;
1828
1829         clone->bi_private = io;
1830         clone->bi_end_io  = crypt_endio;
1831         bio_set_dev(clone, cc->dev->bdev);
1832         clone->bi_opf     = io->base_bio->bi_opf;
1833 }
1834
1835 static int kcryptd_io_read(struct dm_crypt_io *io, gfp_t gfp)
1836 {
1837         struct crypt_config *cc = io->cc;
1838         struct bio *clone;
1839
1840         /*
1841          * We need the original biovec array in order to decrypt
1842          * the whole bio data *afterwards* -- thanks to immutable
1843          * biovecs we don't need to worry about the block layer
1844          * modifying the biovec array; so leverage bio_clone_fast().
1845          */
1846         clone = bio_clone_fast(io->base_bio, gfp, &cc->bs);
1847         if (!clone)
1848                 return 1;
1849
1850         crypt_inc_pending(io);
1851
1852         clone_init(io, clone);
1853         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1854
1855         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1856                 crypt_dec_pending(io);
1857                 bio_put(clone);
1858                 return 1;
1859         }
1860
1861         submit_bio_noacct(clone);
1862         return 0;
1863 }
1864
1865 static void kcryptd_io_read_work(struct work_struct *work)
1866 {
1867         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1868
1869         crypt_inc_pending(io);
1870         if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOIO))
1871                 io->error = BLK_STS_RESOURCE;
1872         crypt_dec_pending(io);
1873 }
1874
1875 static void kcryptd_queue_read(struct dm_crypt_io *io)
1876 {
1877         struct crypt_config *cc = io->cc;
1878
1879         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_read_work);
1880         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1881 }
1882
1883 static void kcryptd_io_write(struct dm_crypt_io *io)
1884 {
1885         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1886
1887         submit_bio_noacct(clone);
1888 }
1889
1890 #define crypt_io_from_node(node) rb_entry((node), struct dm_crypt_io, rb_node)
1891
1892 static int dmcrypt_write(void *data)
1893 {
1894         struct crypt_config *cc = data;
1895         struct dm_crypt_io *io;
1896
1897         while (1) {
1898                 struct rb_root write_tree;
1899                 struct blk_plug plug;
1900
1901                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1902 continue_locked:
1903
1904                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1905                         goto pop_from_list;
1906
1907                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1908
1909                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1910
1911                 if (unlikely(kthread_should_stop())) {
1912                         set_current_state(TASK_RUNNING);
1913                         break;
1914                 }
1915
1916                 schedule();
1917
1918                 set_current_state(TASK_RUNNING);
1919                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1920                 goto continue_locked;
1921
1922 pop_from_list:
1923                 write_tree = cc->write_tree;
1924                 cc->write_tree = RB_ROOT;
1925                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1926
1927                 BUG_ON(rb_parent(write_tree.rb_node));
1928
1929                 /*
1930                  * Note: we cannot walk the tree here with rb_next because
1931                  * the structures may be freed when kcryptd_io_write is called.
1932                  */
1933                 blk_start_plug(&plug);
1934                 do {
1935                         io = crypt_io_from_node(rb_first(&write_tree));
1936                         rb_erase(&io->rb_node, &write_tree);
1937                         kcryptd_io_write(io);
1938                 } while (!RB_EMPTY_ROOT(&write_tree));
1939                 blk_finish_plug(&plug);
1940         }
1941         return 0;
1942 }
1943
1944 static void kcryptd_crypt_write_io_submit(struct dm_crypt_io *io, int async)
1945 {
1946         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1947         struct crypt_config *cc = io->cc;
1948         unsigned long flags;
1949         sector_t sector;
1950         struct rb_node **rbp, *parent;
1951
1952         if (unlikely(io->error)) {
1953                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1954                 bio_put(clone);
1955                 crypt_dec_pending(io);
1956                 return;
1957         }
1958
1959         /* crypt_convert should have filled the clone bio */
1960         BUG_ON(io->ctx.iter_out.bi_size);
1961
1962         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1963
1964         if ((likely(!async) && test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags)) ||
1965             test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags)) {
1966                 submit_bio_noacct(clone);
1967                 return;
1968         }
1969
1970         spin_lock_irqsave(&cc->write_thread_lock, flags);
1971         if (RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1972                 wake_up_process(cc->write_thread);
1973         rbp = &cc->write_tree.rb_node;
1974         parent = NULL;
1975         sector = io->sector;
1976         while (*rbp) {
1977                 parent = *rbp;
1978                 if (sector < crypt_io_from_node(parent)->sector)
1979                         rbp = &(*rbp)->rb_left;
1980                 else
1981                         rbp = &(*rbp)->rb_right;
1982         }
1983         rb_link_node(&io->rb_node, parent, rbp);
1984         rb_insert_color(&io->rb_node, &cc->write_tree);
1985         spin_unlock_irqrestore(&cc->write_thread_lock, flags);
1986 }
1987
1988 static bool kcryptd_crypt_write_inline(struct crypt_config *cc,
1989                                        struct convert_context *ctx)
1990
1991 {
1992         if (!test_bit(DM_CRYPT_WRITE_INLINE, &cc->flags))
1993                 return false;
1994
1995         /*
1996          * Note: zone append writes (REQ_OP_ZONE_APPEND) do not have ordering
1997          * constraints so they do not need to be issued inline by
1998          * kcryptd_crypt_write_convert().
1999          */
2000         switch (bio_op(ctx->bio_in)) {
2001         case REQ_OP_WRITE:
2002         case REQ_OP_WRITE_SAME:
2003         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
2004                 return true;
2005         default:
2006                 return false;
2007         }
2008 }
2009
2010 static void kcryptd_crypt_write_continue(struct work_struct *work)
2011 {
2012         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
2013         struct crypt_config *cc = io->cc;
2014         struct convert_context *ctx = &io->ctx;
2015         int crypt_finished;
2016         sector_t sector = io->sector;
2017         blk_status_t r;
2018
2019         wait_for_completion(&ctx->restart);
2020         reinit_completion(&ctx->restart);
2021
2022         r = crypt_convert(cc, &io->ctx, true, false);
2023         if (r)
2024                 io->error = r;
2025         crypt_finished = atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending);
2026         if (!crypt_finished && kcryptd_crypt_write_inline(cc, ctx)) {
2027                 /* Wait for completion signaled by kcryptd_async_done() */
2028                 wait_for_completion(&ctx->restart);
2029                 crypt_finished = 1;
2030         }
2031
2032         /* Encryption was already finished, submit io now */
2033         if (crypt_finished) {
2034                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
2035                 io->sector = sector;
2036         }
2037
2038         crypt_dec_pending(io);
2039 }
2040
2041 static void kcryptd_crypt_write_convert(struct dm_crypt_io *io)
2042 {
2043         struct crypt_config *cc = io->cc;
2044         struct convert_context *ctx = &io->ctx;
2045         struct bio *clone;
2046         int crypt_finished;
2047         sector_t sector = io->sector;
2048         blk_status_t r;
2049
2050         /*
2051          * Prevent io from disappearing until this function completes.
2052          */
2053         crypt_inc_pending(io);
2054         crypt_convert_init(cc, ctx, NULL, io->base_bio, sector);
2055
2056         clone = crypt_alloc_buffer(io, io->base_bio->bi_iter.bi_size);
2057         if (unlikely(!clone)) {
2058                 io->error = BLK_STS_IOERR;
2059                 goto dec;
2060         }
2061
2062         io->ctx.bio_out = clone;
2063         io->ctx.iter_out = clone->bi_iter;
2064
2065         sector += bio_sectors(clone);
2066
2067         crypt_inc_pending(io);
2068         r = crypt_convert(cc, ctx,
2069                           test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags), true);
2070         /*
2071          * Crypto API backlogged the request, because its queue was full
2072          * and we're in softirq context, so continue from a workqueue
2073          * (TODO: is it actually possible to be in softirq in the write path?)
2074          */
2075         if (r == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
2076                 INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt_write_continue);
2077                 queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
2078                 return;
2079         }
2080         if (r)
2081                 io->error = r;
2082         crypt_finished = atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending);
2083         if (!crypt_finished && kcryptd_crypt_write_inline(cc, ctx)) {
2084                 /* Wait for completion signaled by kcryptd_async_done() */
2085                 wait_for_completion(&ctx->restart);
2086                 crypt_finished = 1;
2087         }
2088
2089         /* Encryption was already finished, submit io now */
2090         if (crypt_finished) {
2091                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
2092                 io->sector = sector;
2093         }
2094
2095 dec:
2096         crypt_dec_pending(io);
2097 }
2098
2099 static void kcryptd_crypt_read_done(struct dm_crypt_io *io)
2100 {
2101         crypt_dec_pending(io);
2102 }
2103
2104 static void kcryptd_crypt_read_continue(struct work_struct *work)
2105 {
2106         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
2107         struct crypt_config *cc = io->cc;
2108         blk_status_t r;
2109
2110         wait_for_completion(&io->ctx.restart);
2111         reinit_completion(&io->ctx.restart);
2112
2113         r = crypt_convert(cc, &io->ctx, true, false);
2114         if (r)
2115                 io->error = r;
2116
2117         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
2118                 kcryptd_crypt_read_done(io);
2119
2120         crypt_dec_pending(io);
2121 }
2122
2123 static void kcryptd_crypt_read_convert(struct dm_crypt_io *io)
2124 {
2125         struct crypt_config *cc = io->cc;
2126         blk_status_t r;
2127
2128         crypt_inc_pending(io);
2129
2130         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, io->base_bio, io->base_bio,
2131                            io->sector);
2132
2133         r = crypt_convert(cc, &io->ctx,
2134                           test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags), true);
2135         /*
2136          * Crypto API backlogged the request, because its queue was full
2137          * and we're in softirq context, so continue from a workqueue
2138          */
2139         if (r == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
2140                 INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt_read_continue);
2141                 queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
2142                 return;
2143         }
2144         if (r)
2145                 io->error = r;
2146
2147         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
2148                 kcryptd_crypt_read_done(io);
2149
2150         crypt_dec_pending(io);
2151 }
2152
2153 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
2154                                int error)
2155 {
2156         struct dm_crypt_request *dmreq = async_req->data;
2157         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
2158         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
2159         struct crypt_config *cc = io->cc;
2160
2161         /*
2162          * A request from crypto driver backlog is going to be processed now,
2163          * finish the completion and continue in crypt_convert().
2164          * (Callback will be called for the second time for this request.)
2165          */
2166         if (error == -EINPROGRESS) {
2167                 complete(&ctx->restart);
2168                 return;
2169         }
2170
2171         if (!error && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
2172                 error = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv_of_dmreq(cc, dmreq), dmreq);
2173
2174         if (error == -EBADMSG) {
2175                 char b[BDEVNAME_SIZE];
2176                 DMERR_LIMIT("%s: INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu", bio_devname(ctx->bio_in, b),
2177                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*org_sector_of_dmreq(cc, dmreq)));
2178                 io->error = BLK_STS_PROTECTION;
2179         } else if (error < 0)
2180                 io->error = BLK_STS_IOERR;
2181
2182         crypt_free_req(cc, req_of_dmreq(cc, dmreq), io->base_bio);
2183
2184         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending))
2185                 return;
2186
2187         /*
2188          * The request is fully completed: for inline writes, let
2189          * kcryptd_crypt_write_convert() do the IO submission.
2190          */
2191         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
2192                 kcryptd_crypt_read_done(io);
2193                 return;
2194         }
2195
2196         if (kcryptd_crypt_write_inline(cc, ctx)) {
2197                 complete(&ctx->restart);
2198                 return;
2199         }
2200
2201         kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 1);
2202 }
2203
2204 static void kcryptd_crypt(struct work_struct *work)
2205 {
2206         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
2207
2208         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
2209                 kcryptd_crypt_read_convert(io);
2210         else
2211                 kcryptd_crypt_write_convert(io);
2212 }
2213
2214 static void kcryptd_crypt_tasklet(unsigned long work)
2215 {
2216         kcryptd_crypt((struct work_struct *)work);
2217 }
2218
2219 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io)
2220 {
2221         struct crypt_config *cc = io->cc;
2222
2223         if ((bio_data_dir(io->base_bio) == READ && test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags)) ||
2224             (bio_data_dir(io->base_bio) == WRITE && test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags))) {
2225                 /*
2226                  * in_hardirq(): Crypto API's skcipher_walk_first() refuses to work in hard IRQ context.
2227                  * irqs_disabled(): the kernel may run some IO completion from the idle thread, but
2228                  * it is being executed with irqs disabled.
2229                  */
2230                 if (in_hardirq() || irqs_disabled()) {
2231                         tasklet_init(&io->tasklet, kcryptd_crypt_tasklet, (unsigned long)&io->work);
2232                         tasklet_schedule(&io->tasklet);
2233                         return;
2234                 }
2235
2236                 kcryptd_crypt(&io->work);
2237                 return;
2238         }
2239
2240         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt);
2241         queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
2242 }
2243
2244 static void crypt_free_tfms_aead(struct crypt_config *cc)
2245 {
2246         if (!cc->cipher_tfm.tfms_aead)
2247                 return;
2248
2249         if (cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
2250                 crypto_free_aead(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
2251                 cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = NULL;
2252         }
2253
2254         kfree(cc->cipher_tfm.tfms_aead);
2255         cc->cipher_tfm.tfms_aead = NULL;
2256 }
2257
2258 static void crypt_free_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc)
2259 {
2260         unsigned i;
2261
2262         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2263                 return;
2264
2265         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++)
2266                 if (cc->cipher_tfm.tfms[i] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
2267                         crypto_free_skcipher(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
2268                         cc->cipher_tfm.tfms[i] = NULL;
2269                 }
2270
2271         kfree(cc->cipher_tfm.tfms);
2272         cc->cipher_tfm.tfms = NULL;
2273 }
2274
2275 static void crypt_free_tfms(struct crypt_config *cc)
2276 {
2277         if (crypt_integrity_aead(cc))
2278                 crypt_free_tfms_aead(cc);
2279         else
2280                 crypt_free_tfms_skcipher(cc);
2281 }
2282
2283 static int crypt_alloc_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2284 {
2285         unsigned i;
2286         int err;
2287
2288         cc->cipher_tfm.tfms = kcalloc(cc->tfms_count,
2289                                       sizeof(struct crypto_skcipher *),
2290                                       GFP_KERNEL);
2291         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2292                 return -ENOMEM;
2293
2294         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
2295                 cc->cipher_tfm.tfms[i] = crypto_alloc_skcipher(ciphermode, 0,
2296                                                 CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
2297                 if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
2298                         err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
2299                         crypt_free_tfms(cc);
2300                         return err;
2301                 }
2302         }
2303
2304         /*
2305          * dm-crypt performance can vary greatly depending on which crypto
2306          * algorithm implementation is used.  Help people debug performance
2307          * problems by logging the ->cra_driver_name.
2308          */
2309         DMDEBUG_LIMIT("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
2310                crypto_skcipher_alg(any_tfm(cc))->base.cra_driver_name);
2311         return 0;
2312 }
2313
2314 static int crypt_alloc_tfms_aead(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2315 {
2316         int err;
2317
2318         cc->cipher_tfm.tfms = kmalloc(sizeof(struct crypto_aead *), GFP_KERNEL);
2319         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2320                 return -ENOMEM;
2321
2322         cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = crypto_alloc_aead(ciphermode, 0,
2323                                                 CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
2324         if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
2325                 err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
2326                 crypt_free_tfms(cc);
2327                 return err;
2328         }
2329
2330         DMDEBUG_LIMIT("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
2331                crypto_aead_alg(any_tfm_aead(cc))->base.cra_driver_name);
2332         return 0;
2333 }
2334
2335 static int crypt_alloc_tfms(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2336 {
2337         if (crypt_integrity_aead(cc))
2338                 return crypt_alloc_tfms_aead(cc, ciphermode);
2339         else
2340                 return crypt_alloc_tfms_skcipher(cc, ciphermode);
2341 }
2342
2343 static unsigned crypt_subkey_size(struct crypt_config *cc)
2344 {
2345         return (cc->key_size - cc->key_extra_size) >> ilog2(cc->tfms_count);
2346 }
2347
2348 static unsigned crypt_authenckey_size(struct crypt_config *cc)
2349 {
2350         return crypt_subkey_size(cc) + RTA_SPACE(sizeof(struct crypto_authenc_key_param));
2351 }
2352
2353 /*
2354  * If AEAD is composed like authenc(hmac(sha256),xts(aes)),
2355  * the key must be for some reason in special format.
2356  * This funcion converts cc->key to this special format.
2357  */
2358 static void crypt_copy_authenckey(char *p, const void *key,
2359                                   unsigned enckeylen, unsigned authkeylen)
2360 {
2361         struct crypto_authenc_key_param *param;
2362         struct rtattr *rta;
2363
2364         rta = (struct rtattr *)p;
2365         param = RTA_DATA(rta);
2366         param->enckeylen = cpu_to_be32(enckeylen);
2367         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(*param));
2368         rta->rta_type = CRYPTO_AUTHENC_KEYA_PARAM;
2369         p += RTA_SPACE(sizeof(*param));
2370         memcpy(p, key + enckeylen, authkeylen);
2371         p += authkeylen;
2372         memcpy(p, key, enckeylen);
2373 }
2374
2375 static int crypt_setkey(struct crypt_config *cc)
2376 {
2377         unsigned subkey_size;
2378         int err = 0, i, r;
2379
2380         /* Ignore extra keys (which are used for IV etc) */
2381         subkey_size = crypt_subkey_size(cc);
2382
2383         if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
2384                 if (subkey_size < cc->key_mac_size)
2385                         return -EINVAL;
2386
2387                 crypt_copy_authenckey(cc->authenc_key, cc->key,
2388                                       subkey_size - cc->key_mac_size,
2389                                       cc->key_mac_size);
2390         }
2391
2392         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
2393                 if (crypt_integrity_hmac(cc))
2394                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
2395                                 cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
2396                 else if (crypt_integrity_aead(cc))
2397                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
2398                                                cc->key + (i * subkey_size),
2399                                                subkey_size);
2400                 else
2401                         r = crypto_skcipher_setkey(cc->cipher_tfm.tfms[i],
2402                                                    cc->key + (i * subkey_size),
2403                                                    subkey_size);
2404                 if (r)
2405                         err = r;
2406         }
2407
2408         if (crypt_integrity_hmac(cc))
2409                 memzero_explicit(cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
2410
2411         return err;
2412 }
2413
2414 #ifdef CONFIG_KEYS
2415
2416 static bool contains_whitespace(const char *str)
2417 {
2418         while (*str)
2419                 if (isspace(*str++))
2420                         return true;
2421         return false;
2422 }
2423
2424 static int set_key_user(struct crypt_config *cc, struct key *key)
2425 {
2426         const struct user_key_payload *ukp;
2427
2428         ukp = user_key_payload_locked(key);
2429         if (!ukp)
2430                 return -EKEYREVOKED;
2431
2432         if (cc->key_size != ukp->datalen)
2433                 return -EINVAL;
2434
2435         memcpy(cc->key, ukp->data, cc->key_size);
2436
2437         return 0;
2438 }
2439
2440 static int set_key_encrypted(struct crypt_config *cc, struct key *key)
2441 {
2442         const struct encrypted_key_payload *ekp;
2443
2444         ekp = key->payload.data[0];
2445         if (!ekp)
2446                 return -EKEYREVOKED;
2447
2448         if (cc->key_size != ekp->decrypted_datalen)
2449                 return -EINVAL;
2450
2451         memcpy(cc->key, ekp->decrypted_data, cc->key_size);
2452
2453         return 0;
2454 }
2455
2456 static int set_key_trusted(struct crypt_config *cc, struct key *key)
2457 {
2458         const struct trusted_key_payload *tkp;
2459
2460         tkp = key->payload.data[0];
2461         if (!tkp)
2462                 return -EKEYREVOKED;
2463
2464         if (cc->key_size != tkp->key_len)
2465                 return -EINVAL;
2466
2467         memcpy(cc->key, tkp->key, cc->key_size);
2468
2469         return 0;
2470 }
2471
2472 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2473 {
2474         char *new_key_string, *key_desc;
2475         int ret;
2476         struct key_type *type;
2477         struct key *key;
2478         int (*set_key)(struct crypt_config *cc, struct key *key);
2479
2480         /*
2481          * Reject key_string with whitespace. dm core currently lacks code for
2482          * proper whitespace escaping in arguments on DM_TABLE_STATUS path.
2483          */
2484         if (contains_whitespace(key_string)) {
2485                 DMERR("whitespace chars not allowed in key string");
2486                 return -EINVAL;
2487         }
2488
2489         /* look for next ':' separating key_type from key_description */
2490         key_desc = strpbrk(key_string, ":");
2491         if (!key_desc || key_desc == key_string || !strlen(key_desc + 1))
2492                 return -EINVAL;
2493
2494         if (!strncmp(key_string, "logon:", key_desc - key_string + 1)) {
2495                 type = &key_type_logon;
2496                 set_key = set_key_user;
2497         } else if (!strncmp(key_string, "user:", key_desc - key_string + 1)) {
2498                 type = &key_type_user;
2499                 set_key = set_key_user;
2500         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS) &&
2501                    !strncmp(key_string, "encrypted:", key_desc - key_string + 1)) {
2502                 type = &key_type_encrypted;
2503                 set_key = set_key_encrypted;
2504         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRUSTED_KEYS) &&
2505                    !strncmp(key_string, "trusted:", key_desc - key_string + 1)) {
2506                 type = &key_type_trusted;
2507                 set_key = set_key_trusted;
2508         } else {
2509                 return -EINVAL;
2510         }
2511
2512         new_key_string = kstrdup(key_string, GFP_KERNEL);
2513         if (!new_key_string)
2514                 return -ENOMEM;
2515
2516         key = request_key(type, key_desc + 1, NULL);
2517         if (IS_ERR(key)) {
2518                 kfree_sensitive(new_key_string);
2519                 return PTR_ERR(key);
2520         }
2521
2522         down_read(&key->sem);
2523
2524         ret = set_key(cc, key);
2525         if (ret < 0) {
2526                 up_read(&key->sem);
2527                 key_put(key);
2528                 kfree_sensitive(new_key_string);
2529                 return ret;
2530         }
2531
2532         up_read(&key->sem);
2533         key_put(key);
2534
2535         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2536         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2537
2538         ret = crypt_setkey(cc);
2539
2540         if (!ret) {
2541                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2542                 kfree_sensitive(cc->key_string);
2543                 cc->key_string = new_key_string;
2544         } else
2545                 kfree_sensitive(new_key_string);
2546
2547         return ret;
2548 }
2549
2550 static int get_key_size(char **key_string)
2551 {
2552         char *colon, dummy;
2553         int ret;
2554
2555         if (*key_string[0] != ':')
2556                 return strlen(*key_string) >> 1;
2557
2558         /* look for next ':' in key string */
2559         colon = strpbrk(*key_string + 1, ":");
2560         if (!colon)
2561                 return -EINVAL;
2562
2563         if (sscanf(*key_string + 1, "%u%c", &ret, &dummy) != 2 || dummy != ':')
2564                 return -EINVAL;
2565
2566         *key_string = colon;
2567
2568         /* remaining key string should be :<logon|user>:<key_desc> */
2569
2570         return ret;
2571 }
2572
2573 #else
2574
2575 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2576 {
2577         return -EINVAL;
2578 }
2579
2580 static int get_key_size(char **key_string)
2581 {
2582         return (*key_string[0] == ':') ? -EINVAL : strlen(*key_string) >> 1;
2583 }
2584
2585 #endif /* CONFIG_KEYS */
2586
2587 static int crypt_set_key(struct crypt_config *cc, char *key)
2588 {
2589         int r = -EINVAL;
2590         int key_string_len = strlen(key);
2591
2592         /* Hyphen (which gives a key_size of zero) means there is no key. */
2593         if (!cc->key_size && strcmp(key, "-"))
2594                 goto out;
2595
2596         /* ':' means the key is in kernel keyring, short-circuit normal key processing */
2597         if (key[0] == ':') {
2598                 r = crypt_set_keyring_key(cc, key + 1);
2599                 goto out;
2600         }
2601
2602         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2603         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2604
2605         /* wipe references to any kernel keyring key */
2606         kfree_sensitive(cc->key_string);
2607         cc->key_string = NULL;
2608
2609         /* Decode key from its hex representation. */
2610         if (cc->key_size && hex2bin(cc->key, key, cc->key_size) < 0)
2611                 goto out;
2612
2613         r = crypt_setkey(cc);
2614         if (!r)
2615                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2616
2617 out:
2618         /* Hex key string not needed after here, so wipe it. */
2619         memset(key, '0', key_string_len);
2620
2621         return r;
2622 }
2623
2624 static int crypt_wipe_key(struct crypt_config *cc)
2625 {
2626         int r;
2627
2628         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2629         get_random_bytes(&cc->key, cc->key_size);
2630
2631         /* Wipe IV private keys */
2632         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->wipe) {
2633                 r = cc->iv_gen_ops->wipe(cc);
2634                 if (r)
2635                         return r;
2636         }
2637
2638         kfree_sensitive(cc->key_string);
2639         cc->key_string = NULL;
2640         r = crypt_setkey(cc);
2641         memset(&cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2642
2643         return r;
2644 }
2645
2646 static void crypt_calculate_pages_per_client(void)
2647 {
2648         unsigned long pages = (totalram_pages() - totalhigh_pages()) * DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT / 100;
2649
2650         if (!dm_crypt_clients_n)
2651                 return;
2652
2653         pages /= dm_crypt_clients_n;
2654         if (pages < DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT)
2655                 pages = DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT;
2656         dm_crypt_pages_per_client = pages;
2657 }
2658
2659 static void *crypt_page_alloc(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
2660 {
2661         struct crypt_config *cc = pool_data;
2662         struct page *page;
2663
2664         /*
2665          * Note, percpu_counter_read_positive() may over (and under) estimate
2666          * the current usage by at most (batch - 1) * num_online_cpus() pages,
2667          * but avoids potential spinlock contention of an exact result.
2668          */
2669         if (unlikely(percpu_counter_read_positive(&cc->n_allocated_pages) >= dm_crypt_pages_per_client) &&
2670             likely(gfp_mask & __GFP_NORETRY))
2671                 return NULL;
2672
2673         page = alloc_page(gfp_mask);
2674         if (likely(page != NULL))
2675                 percpu_counter_add(&cc->n_allocated_pages, 1);
2676
2677         return page;
2678 }
2679
2680 static void crypt_page_free(void *page, void *pool_data)
2681 {
2682         struct crypt_config *cc = pool_data;
2683
2684         __free_page(page);
2685         percpu_counter_sub(&cc->n_allocated_pages, 1);
2686 }
2687
2688 static void crypt_dtr(struct dm_target *ti)
2689 {
2690         struct crypt_config *cc = ti->private;
2691
2692         ti->private = NULL;
2693
2694         if (!cc)
2695                 return;
2696
2697         if (cc->write_thread)
2698                 kthread_stop(cc->write_thread);
2699
2700         if (cc->io_queue)
2701                 destroy_workqueue(cc->io_queue);
2702         if (cc->crypt_queue)
2703                 destroy_workqueue(cc->crypt_queue);
2704
2705         crypt_free_tfms(cc);
2706
2707         bioset_exit(&cc->bs);
2708
2709         mempool_exit(&cc->page_pool);
2710         mempool_exit(&cc->req_pool);
2711         mempool_exit(&cc->tag_pool);
2712
2713         WARN_ON(percpu_counter_sum(&cc->n_allocated_pages) != 0);
2714         percpu_counter_destroy(&cc->n_allocated_pages);
2715
2716         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
2717                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
2718
2719         if (cc->dev)
2720                 dm_put_device(ti, cc->dev);
2721
2722         kfree_sensitive(cc->cipher_string);
2723         kfree_sensitive(cc->key_string);
2724         kfree_sensitive(cc->cipher_auth);
2725         kfree_sensitive(cc->authenc_key);
2726
2727         mutex_destroy(&cc->bio_alloc_lock);
2728
2729         /* Must zero key material before freeing */
2730         kfree_sensitive(cc);
2731
2732         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
2733         WARN_ON(!dm_crypt_clients_n);
2734         dm_crypt_clients_n--;
2735         crypt_calculate_pages_per_client();
2736         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
2737 }
2738
2739 static int crypt_ctr_ivmode(struct dm_target *ti, const char *ivmode)
2740 {
2741         struct crypt_config *cc = ti->private;
2742
2743         if (crypt_integrity_aead(cc))
2744                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2745         else
2746                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2747
2748         if (cc->iv_size)
2749                 /* at least a 64 bit sector number should fit in our buffer */
2750                 cc->iv_size = max(cc->iv_size,
2751                                   (unsigned int)(sizeof(u64) / sizeof(u8)));
2752         else if (ivmode) {
2753                 DMWARN("Selected cipher does not support IVs");
2754                 ivmode = NULL;
2755         }
2756
2757         /* Choose ivmode, see comments at iv code. */
2758         if (ivmode == NULL)
2759                 cc->iv_gen_ops = NULL;
2760         else if (strcmp(ivmode, "plain") == 0)
2761                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain_ops;
2762         else if (strcmp(ivmode, "plain64") == 0)
2763                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64_ops;
2764         else if (strcmp(ivmode, "plain64be") == 0)
2765                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64be_ops;
2766         else if (strcmp(ivmode, "essiv") == 0)
2767                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_essiv_ops;
2768         else if (strcmp(ivmode, "benbi") == 0)
2769                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_benbi_ops;
2770         else if (strcmp(ivmode, "null") == 0)
2771                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_null_ops;
2772         else if (strcmp(ivmode, "eboiv") == 0)
2773                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_eboiv_ops;
2774         else if (strcmp(ivmode, "elephant") == 0) {
2775                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_elephant_ops;
2776                 cc->key_parts = 2;
2777                 cc->key_extra_size = cc->key_size / 2;
2778                 if (cc->key_extra_size > ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE)
2779                         return -EINVAL;
2780                 set_bit(CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS, &cc->cipher_flags);
2781         } else if (strcmp(ivmode, "lmk") == 0) {
2782                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_lmk_ops;
2783                 /*
2784                  * Version 2 and 3 is recognised according
2785                  * to length of provided multi-key string.
2786                  * If present (version 3), last key is used as IV seed.
2787                  * All keys (including IV seed) are always the same size.
2788                  */
2789                 if (cc->key_size % cc->key_parts) {
2790                         cc->key_parts++;
2791                         cc->key_extra_size = cc->key_size / cc->key_parts;
2792                 }
2793         } else if (strcmp(ivmode, "tcw") == 0) {
2794                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_tcw_ops;
2795                 cc->key_parts += 2; /* IV + whitening */
2796                 cc->key_extra_size = cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE;
2797         } else if (strcmp(ivmode, "random") == 0) {
2798                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_random_ops;
2799                 /* Need storage space in integrity fields. */
2800                 cc->integrity_iv_size = cc->iv_size;
2801         } else {
2802                 ti->error = "Invalid IV mode";
2803                 return -EINVAL;
2804         }
2805
2806         return 0;
2807 }
2808
2809 /*
2810  * Workaround to parse HMAC algorithm from AEAD crypto API spec.
2811  * The HMAC is needed to calculate tag size (HMAC digest size).
2812  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2813  */
2814 static int crypt_ctr_auth_cipher(struct crypt_config *cc, char *cipher_api)
2815 {
2816         char *start, *end, *mac_alg = NULL;
2817         struct crypto_ahash *mac;
2818
2819         if (!strstarts(cipher_api, "authenc("))
2820                 return 0;
2821
2822         start = strchr(cipher_api, '(');
2823         end = strchr(cipher_api, ',');
2824         if (!start || !end || ++start > end)
2825                 return -EINVAL;
2826
2827         mac_alg = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2828         if (!mac_alg)
2829                 return -ENOMEM;
2830         strncpy(mac_alg, start, end - start);
2831
2832         mac = crypto_alloc_ahash(mac_alg, 0, CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
2833         kfree(mac_alg);
2834
2835         if (IS_ERR(mac))
2836                 return PTR_ERR(mac);
2837
2838         cc->key_mac_size = crypto_ahash_digestsize(mac);
2839         crypto_free_ahash(mac);
2840
2841         cc->authenc_key = kmalloc(crypt_authenckey_size(cc), GFP_KERNEL);
2842         if (!cc->authenc_key)
2843                 return -ENOMEM;
2844
2845         return 0;
2846 }
2847
2848 static int crypt_ctr_cipher_new(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2849                                 char **ivmode, char **ivopts)
2850 {
2851         struct crypt_config *cc = ti->private;
2852         char *tmp, *cipher_api, buf[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
2853         int ret = -EINVAL;
2854
2855         cc->tfms_count = 1;
2856
2857         /*
2858          * New format (capi: prefix)
2859          * capi:cipher_api_spec-iv:ivopts
2860          */
2861         tmp = &cipher_in[strlen("capi:")];
2862
2863         /* Separate IV options if present, it can contain another '-' in hash name */
2864         *ivopts = strrchr(tmp, ':');
2865         if (*ivopts) {
2866                 **ivopts = '\0';
2867                 (*ivopts)++;
2868         }
2869         /* Parse IV mode */
2870         *ivmode = strrchr(tmp, '-');
2871         if (*ivmode) {
2872                 **ivmode = '\0';
2873                 (*ivmode)++;
2874         }
2875         /* The rest is crypto API spec */
2876         cipher_api = tmp;
2877
2878         /* Alloc AEAD, can be used only in new format. */
2879         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2880                 ret = crypt_ctr_auth_cipher(cc, cipher_api);
2881                 if (ret < 0) {
2882                         ti->error = "Invalid AEAD cipher spec";
2883                         return -ENOMEM;
2884                 }
2885         }
2886
2887         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "lmk"))
2888                 cc->tfms_count = 64;
2889
2890         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "essiv")) {
2891                 if (!*ivopts) {
2892                         ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
2893                         return -EINVAL;
2894                 }
2895                 ret = snprintf(buf, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "essiv(%s,%s)",
2896                                cipher_api, *ivopts);
2897                 if (ret < 0 || ret >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME) {
2898                         ti->error = "Cannot allocate cipher string";
2899                         return -ENOMEM;
2900                 }
2901                 cipher_api = buf;
2902         }
2903
2904         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2905
2906         /* Allocate cipher */
2907         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2908         if (ret < 0) {
2909                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2910                 return ret;
2911         }
2912
2913         if (crypt_integrity_aead(cc))
2914                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2915         else
2916                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2917
2918         return 0;
2919 }
2920
2921 static int crypt_ctr_cipher_old(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2922                                 char **ivmode, char **ivopts)
2923 {
2924         struct crypt_config *cc = ti->private;
2925         char *tmp, *cipher, *chainmode, *keycount;
2926         char *cipher_api = NULL;
2927         int ret = -EINVAL;
2928         char dummy;
2929
2930         if (strchr(cipher_in, '(') || crypt_integrity_aead(cc)) {
2931                 ti->error = "Bad cipher specification";
2932                 return -EINVAL;
2933         }
2934
2935         /*
2936          * Legacy dm-crypt cipher specification
2937          * cipher[:keycount]-mode-iv:ivopts
2938          */
2939         tmp = cipher_in;
2940         keycount = strsep(&tmp, "-");
2941         cipher = strsep(&keycount, ":");
2942
2943         if (!keycount)
2944                 cc->tfms_count = 1;
2945         else if (sscanf(keycount, "%u%c", &cc->tfms_count, &dummy) != 1 ||
2946                  !is_power_of_2(cc->tfms_count)) {
2947                 ti->error = "Bad cipher key count specification";
2948                 return -EINVAL;
2949         }
2950         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2951
2952         chainmode = strsep(&tmp, "-");
2953         *ivmode = strsep(&tmp, ":");
2954         *ivopts = tmp;
2955
2956         /*
2957          * For compatibility with the original dm-crypt mapping format, if
2958          * only the cipher name is supplied, use cbc-plain.
2959          */
2960         if (!chainmode || (!strcmp(chainmode, "plain") && !*ivmode)) {
2961                 chainmode = "cbc";
2962                 *ivmode = "plain";
2963         }
2964
2965         if (strcmp(chainmode, "ecb") && !*ivmode) {
2966                 ti->error = "IV mechanism required";
2967                 return -EINVAL;
2968         }
2969
2970         cipher_api = kmalloc(CRYPTO_MAX_ALG_NAME, GFP_KERNEL);
2971         if (!cipher_api)
2972                 goto bad_mem;
2973
2974         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "essiv")) {
2975                 if (!*ivopts) {
2976                         ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
2977                         kfree(cipher_api);
2978                         return -EINVAL;
2979                 }
2980                 ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2981                                "essiv(%s(%s),%s)", chainmode, cipher, *ivopts);
2982         } else {
2983                 ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2984                                "%s(%s)", chainmode, cipher);
2985         }
2986         if (ret < 0 || ret >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME) {
2987                 kfree(cipher_api);
2988                 goto bad_mem;
2989         }
2990
2991         /* Allocate cipher */
2992         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2993         if (ret < 0) {
2994                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2995                 kfree(cipher_api);
2996                 return ret;
2997         }
2998         kfree(cipher_api);
2999
3000         return 0;
3001 bad_mem:
3002         ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
3003         return -ENOMEM;
3004 }
3005
3006 static int crypt_ctr_cipher(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key)
3007 {
3008         struct crypt_config *cc = ti->private;
3009         char *ivmode = NULL, *ivopts = NULL;
3010         int ret;
3011
3012         cc->cipher_string = kstrdup(cipher_in, GFP_KERNEL);
3013         if (!cc->cipher_string) {
3014                 ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
3015                 return -ENOMEM;
3016         }
3017
3018         if (strstarts(cipher_in, "capi:"))
3019                 ret = crypt_ctr_cipher_new(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
3020         else
3021                 ret = crypt_ctr_cipher_old(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
3022         if (ret)
3023                 return ret;
3024
3025         /* Initialize IV */
3026         ret = crypt_ctr_ivmode(ti, ivmode);
3027         if (ret < 0)
3028                 return ret;
3029
3030         /* Initialize and set key */
3031         ret = crypt_set_key(cc, key);
3032         if (ret < 0) {
3033                 ti->error = "Error decoding and setting key";
3034                 return ret;
3035         }
3036
3037         /* Allocate IV */
3038         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->ctr) {
3039                 ret = cc->iv_gen_ops->ctr(cc, ti, ivopts);
3040                 if (ret < 0) {
3041                         ti->error = "Error creating IV";
3042                         return ret;
3043                 }
3044         }
3045
3046         /* Initialize IV (set keys for ESSIV etc) */
3047         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init) {
3048                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
3049                 if (ret < 0) {
3050                         ti->error = "Error initialising IV";
3051                         return ret;
3052                 }
3053         }
3054
3055         /* wipe the kernel key payload copy */
3056         if (cc->key_string)
3057                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
3058
3059         return ret;
3060 }
3061
3062 static int crypt_ctr_optional(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
3063 {
3064         struct crypt_config *cc = ti->private;
3065         struct dm_arg_set as;
3066         static const struct dm_arg _args[] = {
3067                 {0, 8, "Invalid number of feature args"},
3068         };
3069         unsigned int opt_params, val;
3070         const char *opt_string, *sval;
3071         char dummy;
3072         int ret;
3073
3074         /* Optional parameters */
3075         as.argc = argc;
3076         as.argv = argv;
3077
3078         ret = dm_read_arg_group(_args, &as, &opt_params, &ti->error);
3079         if (ret)
3080                 return ret;
3081
3082         while (opt_params--) {
3083                 opt_string = dm_shift_arg(&as);
3084                 if (!opt_string) {
3085                         ti->error = "Not enough feature arguments";
3086                         return -EINVAL;
3087                 }
3088
3089                 if (!strcasecmp(opt_string, "allow_discards"))
3090                         ti->num_discard_bios = 1;
3091
3092                 else if (!strcasecmp(opt_string, "same_cpu_crypt"))
3093                         set_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
3094
3095                 else if (!strcasecmp(opt_string, "submit_from_crypt_cpus"))
3096                         set_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
3097                 else if (!strcasecmp(opt_string, "no_read_workqueue"))
3098                         set_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags);
3099                 else if (!strcasecmp(opt_string, "no_write_workqueue"))
3100                         set_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags);
3101                 else if (sscanf(opt_string, "integrity:%u:", &val) == 1) {
3102                         if (val == 0 || val > MAX_TAG_SIZE) {
3103                                 ti->error = "Invalid integrity arguments";
3104                                 return -EINVAL;
3105                         }
3106                         cc->on_disk_tag_size = val;
3107                         sval = strchr(opt_string + strlen("integrity:"), ':') + 1;
3108                         if (!strcasecmp(sval, "aead")) {
3109                                 set_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
3110                         } else  if (strcasecmp(sval, "none")) {
3111                                 ti->error = "Unknown integrity profile";
3112                                 return -EINVAL;
3113                         }
3114
3115                         cc->cipher_auth = kstrdup(sval, GFP_KERNEL);
3116                         if (!cc->cipher_auth)
3117                                 return -ENOMEM;
3118                 } else if (sscanf(opt_string, "sector_size:%hu%c", &cc->sector_size, &dummy) == 1) {
3119                         if (cc->sector_size < (1 << SECTOR_SHIFT) ||
3120                             cc->sector_size > 4096 ||
3121                             (cc->sector_size & (cc->sector_size - 1))) {
3122                                 ti->error = "Invalid feature value for sector_size";
3123                                 return -EINVAL;
3124                         }
3125                         if (ti->len & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) {
3126                                 ti->error = "Device size is not multiple of sector_size feature";
3127                                 return -EINVAL;
3128                         }
3129                         cc->sector_shift = __ffs(cc->sector_size) - SECTOR_SHIFT;
3130                 } else if (!strcasecmp(opt_string, "iv_large_sectors"))
3131                         set_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
3132                 else {
3133                         ti->error = "Invalid feature arguments";
3134                         return -EINVAL;
3135                 }
3136         }
3137
3138         return 0;
3139 }
3140
3141 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
3142 static int crypt_report_zones(struct dm_target *ti,
3143                 struct dm_report_zones_args *args, unsigned int nr_zones)
3144 {
3145         struct crypt_config *cc = ti->private;
3146
3147         return dm_report_zones(cc->dev->bdev, cc->start,
3148                         cc->start + dm_target_offset(ti, args->next_sector),
3149                         args, nr_zones);
3150 }
3151 #else
3152 #define crypt_report_zones NULL
3153 #endif
3154
3155 /*
3156  * Construct an encryption mapping:
3157  * <cipher> [<key>|:<key_size>:<user|logon>:<key_description>] <iv_offset> <dev_path> <start>
3158  */
3159 static int crypt_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
3160 {
3161         struct crypt_config *cc;
3162         const char *devname = dm_table_device_name(ti->table);
3163         int key_size;
3164         unsigned int align_mask;
3165         unsigned long long tmpll;
3166         int ret;
3167         size_t iv_size_padding, additional_req_size;
3168         char dummy;
3169
3170         if (argc < 5) {
3171                 ti->error = "Not enough arguments";
3172                 return -EINVAL;
3173         }
3174
3175         key_size = get_key_size(&argv[1]);
3176         if (key_size < 0) {
3177                 ti->error = "Cannot parse key size";
3178                 return -EINVAL;
3179         }
3180
3181         cc = kzalloc(struct_size(cc, key, key_size), GFP_KERNEL);
3182         if (!cc) {
3183                 ti->error = "Cannot allocate encryption context";
3184                 return -ENOMEM;
3185         }
3186         cc->key_size = key_size;
3187         cc->sector_size = (1 << SECTOR_SHIFT);
3188         cc->sector_shift = 0;
3189
3190         ti->private = cc;
3191
3192         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
3193         dm_crypt_clients_n++;
3194         crypt_calculate_pages_per_client();
3195         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
3196
3197         ret = percpu_counter_init(&cc->n_allocated_pages, 0, GFP_KERNEL);
3198         if (ret < 0)
3199                 goto bad;
3200
3201         /* Optional parameters need to be read before cipher constructor */
3202         if (argc > 5) {
3203                 ret = crypt_ctr_optional(ti, argc - 5, &argv[5]);
3204                 if (ret)
3205                         goto bad;
3206         }
3207
3208         ret = crypt_ctr_cipher(ti, argv[0], argv[1]);
3209         if (ret < 0)
3210                 goto bad;
3211
3212         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
3213                 cc->dmreq_start = sizeof(struct aead_request);
3214                 cc->dmreq_start += crypto_aead_reqsize(any_tfm_aead(cc));
3215                 align_mask = crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc));
3216         } else {
3217                 cc->dmreq_start = sizeof(struct skcipher_request);
3218                 cc->dmreq_start += crypto_skcipher_reqsize(any_tfm(cc));
3219                 align_mask = crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc));
3220         }
3221         cc->dmreq_start = ALIGN(cc->dmreq_start, __alignof__(struct dm_crypt_request));
3222
3223         if (align_mask < CRYPTO_MINALIGN) {
3224                 /* Allocate the padding exactly */
3225                 iv_size_padding = -(cc->dmreq_start + sizeof(struct dm_crypt_request))
3226                                 & align_mask;
3227         } else {
3228                 /*
3229                  * If the cipher requires greater alignment than kmalloc
3230                  * alignment, we don't know the exact position of the
3231                  * initialization vector. We must assume worst case.
3232                  */
3233                 iv_size_padding = align_mask;
3234         }
3235
3236         /*  ...| IV + padding | original IV | original sec. number | bio tag offset | */
3237         additional_req_size = sizeof(struct dm_crypt_request) +
3238                 iv_size_padding + cc->iv_size +
3239                 cc->iv_size +
3240                 sizeof(uint64_t) +
3241                 sizeof(unsigned int);
3242
3243         ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->req_pool, MIN_IOS, cc->dmreq_start + additional_req_size);
3244         if (ret) {
3245                 ti->error = "Cannot allocate crypt request mempool";
3246                 goto bad;
3247         }
3248
3249         cc->per_bio_data_size = ti->per_io_data_size =
3250                 ALIGN(sizeof(struct dm_crypt_io) + cc->dmreq_start + additional_req_size,
3251                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN);
3252
3253         ret = mempool_init(&cc->page_pool, BIO_MAX_VECS, crypt_page_alloc, crypt_page_free, cc);
3254         if (ret) {
3255                 ti->error = "Cannot allocate page mempool";
3256                 goto bad;
3257         }
3258
3259         ret = bioset_init(&cc->bs, MIN_IOS, 0, BIOSET_NEED_BVECS);
3260         if (ret) {
3261                 ti->error = "Cannot allocate crypt bioset";
3262                 goto bad;
3263         }
3264
3265         mutex_init(&cc->bio_alloc_lock);
3266
3267         ret = -EINVAL;
3268         if ((sscanf(argv[2], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) ||
3269             (tmpll & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1))) {
3270                 ti->error = "Invalid iv_offset sector";
3271                 goto bad;
3272         }
3273         cc->iv_offset = tmpll;
3274
3275         ret = dm_get_device(ti, argv[3], dm_table_get_mode(ti->table), &cc->dev);
3276         if (ret) {
3277                 ti->error = "Device lookup failed";
3278                 goto bad;
3279         }
3280
3281         ret = -EINVAL;
3282         if (sscanf(argv[4], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1 || tmpll != (sector_t)tmpll) {
3283                 ti->error = "Invalid device sector";
3284                 goto bad;
3285         }
3286         cc->start = tmpll;
3287
3288         if (bdev_is_zoned(cc->dev->bdev)) {
3289                 /*
3290                  * For zoned block devices, we need to preserve the issuer write
3291                  * ordering. To do so, disable write workqueues and force inline
3292                  * encryption completion.
3293                  */
3294                 set_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags);
3295                 set_bit(DM_CRYPT_WRITE_INLINE, &cc->flags);
3296
3297                 /*
3298                  * All zone append writes to a zone of a zoned block device will
3299                  * have the same BIO sector, the start of the zone. When the
3300                  * cypher IV mode uses sector values, all data targeting a
3301                  * zone will be encrypted using the first sector numbers of the
3302                  * zone. This will not result in write errors but will
3303                  * cause most reads to fail as reads will use the sector values
3304                  * for the actual data locations, resulting in IV mismatch.
3305                  * To avoid this problem, ask DM core to emulate zone append
3306                  * operations with regular writes.
3307                  */
3308                 DMDEBUG("Zone append operations will be emulated");
3309                 ti->emulate_zone_append = true;
3310         }
3311
3312         if (crypt_integrity_aead(cc) || cc->integrity_iv_size) {
3313                 ret = crypt_integrity_ctr(cc, ti);
3314                 if (ret)
3315                         goto bad;
3316
3317                 cc->tag_pool_max_sectors = POOL_ENTRY_SIZE / cc->on_disk_tag_size;
3318                 if (!cc->tag_pool_max_sectors)
3319                         cc->tag_pool_max_sectors = 1;
3320
3321                 ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->tag_pool, MIN_IOS,
3322                         cc->tag_pool_max_sectors * cc->on_disk_tag_size);
3323                 if (ret) {
3324                         ti->error = "Cannot allocate integrity tags mempool";
3325                         goto bad;
3326                 }
3327
3328                 cc->tag_pool_max_sectors <<= cc->sector_shift;
3329         }
3330
3331         ret = -ENOMEM;
3332         cc->io_queue = alloc_workqueue("kcryptd_io/%s", WQ_MEM_RECLAIM, 1, devname);
3333         if (!cc->io_queue) {
3334                 ti->error = "Couldn't create kcryptd io queue";
3335                 goto bad;
3336         }
3337
3338         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
3339                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd/%s", WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM,
3340                                                   1, devname);
3341         else
3342                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd/%s",
3343                                                   WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND,
3344                                                   num_online_cpus(), devname);
3345         if (!cc->crypt_queue) {
3346                 ti->error = "Couldn't create kcryptd queue";
3347                 goto bad;
3348         }
3349
3350         spin_lock_init(&cc->write_thread_lock);
3351         cc->write_tree = RB_ROOT;
3352
3353         cc->write_thread = kthread_create(dmcrypt_write, cc, "dmcrypt_write/%s", devname);
3354         if (IS_ERR(cc->write_thread)) {
3355                 ret = PTR_ERR(cc->write_thread);
3356                 cc->write_thread = NULL;
3357                 ti->error = "Couldn't spawn write thread";
3358                 goto bad;
3359         }
3360         wake_up_process(cc->write_thread);
3361
3362         ti->num_flush_bios = 1;
3363         ti->limit_swap_bios = true;
3364
3365         return 0;
3366
3367 bad:
3368         crypt_dtr(ti);
3369         return ret;
3370 }
3371
3372 static int crypt_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio)
3373 {
3374         struct dm_crypt_io *io;
3375         struct crypt_config *cc = ti->private;
3376
3377         /*
3378          * If bio is REQ_PREFLUSH or REQ_OP_DISCARD, just bypass crypt queues.
3379          * - for REQ_PREFLUSH device-mapper core ensures that no IO is in-flight
3380          * - for REQ_OP_DISCARD caller must use flush if IO ordering matters
3381          */
3382         if (unlikely(bio->bi_opf & REQ_PREFLUSH ||
3383             bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD)) {
3384                 bio_set_dev(bio, cc->dev->bdev);
3385                 if (bio_sectors(bio))
3386                         bio->bi_iter.bi_sector = cc->start +
3387                                 dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector);
3388                 return DM_MAPIO_REMAPPED;
3389         }
3390
3391         /*
3392          * Check if bio is too large, split as needed.
3393          */
3394         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size > (BIO_MAX_VECS << PAGE_SHIFT)) &&
3395             (bio_data_dir(bio) == WRITE || cc->on_disk_tag_size))
3396                 dm_accept_partial_bio(bio, ((BIO_MAX_VECS << PAGE_SHIFT) >> SECTOR_SHIFT));
3397
3398         /*
3399          * Ensure that bio is a multiple of internal sector encryption size
3400          * and is aligned to this size as defined in IO hints.
3401          */
3402         if (unlikely((bio->bi_iter.bi_sector & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) != 0))
3403                 return DM_MAPIO_KILL;
3404
3405         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size & (cc->sector_size - 1)))
3406                 return DM_MAPIO_KILL;
3407
3408         io = dm_per_bio_data(bio, cc->per_bio_data_size);
3409         crypt_io_init(io, cc, bio, dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector));
3410
3411         if (cc->on_disk_tag_size) {
3412                 unsigned tag_len = cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> cc->sector_shift);
3413
3414                 if (unlikely(tag_len > KMALLOC_MAX_SIZE) ||
3415                     unlikely(!(io->integrity_metadata = kmalloc(tag_len,
3416                                 GFP_NOIO | __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN)))) {
3417                         if (bio_sectors(bio) > cc->tag_pool_max_sectors)
3418                                 dm_accept_partial_bio(bio, cc->tag_pool_max_sectors);
3419                         io->integrity_metadata = mempool_alloc(&cc->tag_pool, GFP_NOIO);
3420                         io->integrity_metadata_from_pool = true;
3421                 }
3422         }
3423
3424         if (crypt_integrity_aead(cc))
3425                 io->ctx.r.req_aead = (struct aead_request *)(io + 1);
3426         else
3427                 io->ctx.r.req = (struct skcipher_request *)(io + 1);
3428
3429         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
3430                 if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOWAIT))
3431                         kcryptd_queue_read(io);
3432         } else
3433                 kcryptd_queue_crypt(io);
3434
3435         return DM_MAPIO_SUBMITTED;
3436 }
3437
3438 static void crypt_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
3439                          unsigned status_flags, char *result, unsigned maxlen)
3440 {
3441         struct crypt_config *cc = ti->private;
3442         unsigned i, sz = 0;
3443         int num_feature_args = 0;
3444
3445         switch (type) {
3446         case STATUSTYPE_INFO:
3447                 result[0] = '\0';
3448                 break;
3449
3450         case STATUSTYPE_TABLE:
3451                 DMEMIT("%s ", cc->cipher_string);
3452
3453                 if (cc->key_size > 0) {
3454                         if (cc->key_string)
3455                                 DMEMIT(":%u:%s", cc->key_size, cc->key_string);
3456                         else
3457                                 for (i = 0; i < cc->key_size; i++)
3458                                         DMEMIT("%02x", cc->key[i]);
3459                 } else
3460                         DMEMIT("-");
3461
3462                 DMEMIT(" %llu %s %llu", (unsigned long long)cc->iv_offset,
3463                                 cc->dev->name, (unsigned long long)cc->start);
3464
3465                 num_feature_args += !!ti->num_discard_bios;
3466                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
3467                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
3468                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags);
3469                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags);
3470                 num_feature_args += cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT);
3471                 num_feature_args += test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
3472                 if (cc->on_disk_tag_size)
3473                         num_feature_args++;
3474                 if (num_feature_args) {
3475                         DMEMIT(" %d", num_feature_args);
3476                         if (ti->num_discard_bios)
3477                                 DMEMIT(" allow_discards");
3478                         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
3479                                 DMEMIT(" same_cpu_crypt");
3480                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags))
3481                                 DMEMIT(" submit_from_crypt_cpus");
3482                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags))
3483                                 DMEMIT(" no_read_workqueue");
3484                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags))
3485                                 DMEMIT(" no_write_workqueue");
3486                         if (cc->on_disk_tag_size)
3487                                 DMEMIT(" integrity:%u:%s", cc->on_disk_tag_size, cc->cipher_auth);
3488                         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT))
3489                                 DMEMIT(" sector_size:%d", cc->sector_size);
3490                         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
3491                                 DMEMIT(" iv_large_sectors");
3492                 }
3493                 break;
3494
3495         case STATUSTYPE_IMA:
3496                 DMEMIT_TARGET_NAME_VERSION(ti->type);
3497                 DMEMIT(",allow_discards=%c", ti->num_discard_bios ? 'y' : 'n');
3498                 DMEMIT(",same_cpu_crypt=%c", test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags) ? 'y' : 'n');
3499                 DMEMIT(",submit_from_crypt_cpus=%c", test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags) ?
3500                        'y' : 'n');
3501                 DMEMIT(",no_read_workqueue=%c", test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags) ?
3502                        'y' : 'n');
3503                 DMEMIT(",no_write_workqueue=%c", test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags) ?
3504                        'y' : 'n');
3505                 DMEMIT(",iv_large_sectors=%c", test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags) ?
3506                        'y' : 'n');
3507
3508                 if (cc->on_disk_tag_size)
3509                         DMEMIT(",integrity_tag_size=%u,cipher_auth=%s",
3510                                cc->on_disk_tag_size, cc->cipher_auth);
3511                 if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT))
3512                         DMEMIT(",sector_size=%d", cc->sector_size);
3513                 if (cc->cipher_string)
3514                         DMEMIT(",cipher_string=%s", cc->cipher_string);
3515
3516                 DMEMIT(",key_size=%u", cc->key_size);
3517                 DMEMIT(",key_parts=%u", cc->key_parts);
3518                 DMEMIT(",key_extra_size=%u", cc->key_extra_size);
3519                 DMEMIT(",key_mac_size=%u", cc->key_mac_size);
3520                 DMEMIT(";");
3521                 break;
3522         }
3523 }
3524
3525 static void crypt_postsuspend(struct dm_target *ti)
3526 {
3527         struct crypt_config *cc = ti->private;
3528
3529         set_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
3530 }
3531
3532 static int crypt_preresume(struct dm_target *ti)
3533 {
3534         struct crypt_config *cc = ti->private;
3535
3536         if (!test_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags)) {
3537                 DMERR("aborting resume - crypt key is not set.");
3538                 return -EAGAIN;
3539         }
3540
3541         return 0;
3542 }
3543
3544 static void crypt_resume(struct dm_target *ti)
3545 {
3546         struct crypt_config *cc = ti->private;
3547
3548         clear_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
3549 }
3550
3551 /* Message interface
3552  *      key set <key>
3553  *      key wipe
3554  */
3555 static int crypt_message(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv,
3556                          char *result, unsigned maxlen)
3557 {
3558         struct crypt_config *cc = ti->private;
3559         int key_size, ret = -EINVAL;
3560
3561         if (argc < 2)
3562                 goto error;
3563
3564         if (!strcasecmp(argv[0], "key")) {
3565                 if (!test_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags)) {
3566                         DMWARN("not suspended during key manipulation.");
3567                         return -EINVAL;
3568                 }
3569                 if (argc == 3 && !strcasecmp(argv[1], "set")) {
3570                         /* The key size may not be changed. */
3571                         key_size = get_key_size(&argv[2]);
3572                         if (key_size < 0 || cc->key_size != key_size) {
3573                                 memset(argv[2], '0', strlen(argv[2]));
3574                                 return -EINVAL;
3575                         }
3576
3577                         ret = crypt_set_key(cc, argv[2]);
3578                         if (ret)
3579                                 return ret;
3580                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init)
3581                                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
3582                         /* wipe the kernel key payload copy */
3583                         if (cc->key_string)
3584                                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
3585                         return ret;
3586                 }
3587                 if (argc == 2 && !strcasecmp(argv[1], "wipe"))
3588                         return crypt_wipe_key(cc);
3589         }
3590
3591 error:
3592         DMWARN("unrecognised message received.");
3593         return -EINVAL;
3594 }
3595
3596 static int crypt_iterate_devices(struct dm_target *ti,
3597                                  iterate_devices_callout_fn fn, void *data)
3598 {
3599         struct crypt_config *cc = ti->private;
3600
3601         return fn(ti, cc->dev, cc->start, ti->len, data);
3602 }
3603
3604 static void crypt_io_hints(struct dm_target *ti, struct queue_limits *limits)
3605 {
3606         struct crypt_config *cc = ti->private;
3607
3608         /*
3609          * Unfortunate constraint that is required to avoid the potential
3610          * for exceeding underlying device's max_segments limits -- due to
3611          * crypt_alloc_buffer() possibly allocating pages for the encryption
3612          * bio that are not as physically contiguous as the original bio.
3613          */
3614         limits->max_segment_size = PAGE_SIZE;
3615
3616         limits->logical_block_size =
3617                 max_t(unsigned, limits->logical_block_size, cc->sector_size);
3618         limits->physical_block_size =
3619                 max_t(unsigned, limits->physical_block_size, cc->sector_size);
3620         limits->io_min = max_t(unsigned, limits->io_min, cc->sector_size);
3621 }
3622
3623 static struct target_type crypt_target = {
3624         .name   = "crypt",
3625         .version = {1, 23, 0},
3626         .module = THIS_MODULE,
3627         .ctr    = crypt_ctr,
3628         .dtr    = crypt_dtr,
3629         .features = DM_TARGET_ZONED_HM,
3630         .report_zones = crypt_report_zones,
3631         .map    = crypt_map,
3632         .status = crypt_status,
3633         .postsuspend = crypt_postsuspend,
3634         .preresume = crypt_preresume,
3635         .resume = crypt_resume,
3636         .message = crypt_message,
3637         .iterate_devices = crypt_iterate_devices,
3638         .io_hints = crypt_io_hints,
3639 };
3640
3641 static int __init dm_crypt_init(void)
3642 {
3643         int r;
3644
3645         r = dm_register_target(&crypt_target);
3646         if (r < 0)
3647                 DMERR("register failed %d", r);
3648
3649         return r;
3650 }
3651
3652 static void __exit dm_crypt_exit(void)
3653 {
3654         dm_unregister_target(&crypt_target);
3655 }
3656
3657 module_init(dm_crypt_init);
3658 module_exit(dm_crypt_exit);
3659
3660 MODULE_AUTHOR("Jana Saout <jana@saout.de>");
3661 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " target for transparent encryption / decryption");
3662 MODULE_LICENSE("GPL");