dm: add missing SPDX-License-Indentifiers
[linux-2.6-block.git] / drivers / md / dm-crypt.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Copyright (C) 2003 Jana Saout <jana@saout.de>
4  * Copyright (C) 2004 Clemens Fruhwirth <clemens@endorphin.org>
5  * Copyright (C) 2006-2020 Red Hat, Inc. All rights reserved.
6  * Copyright (C) 2013-2020 Milan Broz <gmazyland@gmail.com>
7  *
8  * This file is released under the GPL.
9  */
10
11 #include <linux/completion.h>
12 #include <linux/err.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/init.h>
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/key.h>
17 #include <linux/bio.h>
18 #include <linux/blkdev.h>
19 #include <linux/blk-integrity.h>
20 #include <linux/mempool.h>
21 #include <linux/slab.h>
22 #include <linux/crypto.h>
23 #include <linux/workqueue.h>
24 #include <linux/kthread.h>
25 #include <linux/backing-dev.h>
26 #include <linux/atomic.h>
27 #include <linux/scatterlist.h>
28 #include <linux/rbtree.h>
29 #include <linux/ctype.h>
30 #include <asm/page.h>
31 #include <asm/unaligned.h>
32 #include <crypto/hash.h>
33 #include <crypto/md5.h>
34 #include <crypto/algapi.h>
35 #include <crypto/skcipher.h>
36 #include <crypto/aead.h>
37 #include <crypto/authenc.h>
38 #include <linux/rtnetlink.h> /* for struct rtattr and RTA macros only */
39 #include <linux/key-type.h>
40 #include <keys/user-type.h>
41 #include <keys/encrypted-type.h>
42 #include <keys/trusted-type.h>
43
44 #include <linux/device-mapper.h>
45
46 #include "dm-audit.h"
47
48 #define DM_MSG_PREFIX "crypt"
49
50 /*
51  * context holding the current state of a multi-part conversion
52  */
53 struct convert_context {
54         struct completion restart;
55         struct bio *bio_in;
56         struct bio *bio_out;
57         struct bvec_iter iter_in;
58         struct bvec_iter iter_out;
59         u64 cc_sector;
60         atomic_t cc_pending;
61         union {
62                 struct skcipher_request *req;
63                 struct aead_request *req_aead;
64         } r;
65
66 };
67
68 /*
69  * per bio private data
70  */
71 struct dm_crypt_io {
72         struct crypt_config *cc;
73         struct bio *base_bio;
74         u8 *integrity_metadata;
75         bool integrity_metadata_from_pool;
76         struct work_struct work;
77         struct tasklet_struct tasklet;
78
79         struct convert_context ctx;
80
81         atomic_t io_pending;
82         blk_status_t error;
83         sector_t sector;
84
85         struct rb_node rb_node;
86 } CRYPTO_MINALIGN_ATTR;
87
88 struct dm_crypt_request {
89         struct convert_context *ctx;
90         struct scatterlist sg_in[4];
91         struct scatterlist sg_out[4];
92         u64 iv_sector;
93 };
94
95 struct crypt_config;
96
97 struct crypt_iv_operations {
98         int (*ctr)(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
99                    const char *opts);
100         void (*dtr)(struct crypt_config *cc);
101         int (*init)(struct crypt_config *cc);
102         int (*wipe)(struct crypt_config *cc);
103         int (*generator)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
104                          struct dm_crypt_request *dmreq);
105         int (*post)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
106                     struct dm_crypt_request *dmreq);
107 };
108
109 struct iv_benbi_private {
110         int shift;
111 };
112
113 #define LMK_SEED_SIZE 64 /* hash + 0 */
114 struct iv_lmk_private {
115         struct crypto_shash *hash_tfm;
116         u8 *seed;
117 };
118
119 #define TCW_WHITENING_SIZE 16
120 struct iv_tcw_private {
121         struct crypto_shash *crc32_tfm;
122         u8 *iv_seed;
123         u8 *whitening;
124 };
125
126 #define ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE 32
127 struct iv_elephant_private {
128         struct crypto_skcipher *tfm;
129 };
130
131 /*
132  * Crypt: maps a linear range of a block device
133  * and encrypts / decrypts at the same time.
134  */
135 enum flags { DM_CRYPT_SUSPENDED, DM_CRYPT_KEY_VALID,
136              DM_CRYPT_SAME_CPU, DM_CRYPT_NO_OFFLOAD,
137              DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE,
138              DM_CRYPT_WRITE_INLINE };
139
140 enum cipher_flags {
141         CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD,      /* Use authenticated mode for cipher */
142         CRYPT_IV_LARGE_SECTORS,         /* Calculate IV from sector_size, not 512B sectors */
143         CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS,       /* Must preprocess data for encryption (elephant) */
144 };
145
146 /*
147  * The fields in here must be read only after initialization.
148  */
149 struct crypt_config {
150         struct dm_dev *dev;
151         sector_t start;
152
153         struct percpu_counter n_allocated_pages;
154
155         struct workqueue_struct *io_queue;
156         struct workqueue_struct *crypt_queue;
157
158         spinlock_t write_thread_lock;
159         struct task_struct *write_thread;
160         struct rb_root write_tree;
161
162         char *cipher_string;
163         char *cipher_auth;
164         char *key_string;
165
166         const struct crypt_iv_operations *iv_gen_ops;
167         union {
168                 struct iv_benbi_private benbi;
169                 struct iv_lmk_private lmk;
170                 struct iv_tcw_private tcw;
171                 struct iv_elephant_private elephant;
172         } iv_gen_private;
173         u64 iv_offset;
174         unsigned int iv_size;
175         unsigned short int sector_size;
176         unsigned char sector_shift;
177
178         union {
179                 struct crypto_skcipher **tfms;
180                 struct crypto_aead **tfms_aead;
181         } cipher_tfm;
182         unsigned tfms_count;
183         unsigned long cipher_flags;
184
185         /*
186          * Layout of each crypto request:
187          *
188          *   struct skcipher_request
189          *      context
190          *      padding
191          *   struct dm_crypt_request
192          *      padding
193          *   IV
194          *
195          * The padding is added so that dm_crypt_request and the IV are
196          * correctly aligned.
197          */
198         unsigned int dmreq_start;
199
200         unsigned int per_bio_data_size;
201
202         unsigned long flags;
203         unsigned int key_size;
204         unsigned int key_parts;      /* independent parts in key buffer */
205         unsigned int key_extra_size; /* additional keys length */
206         unsigned int key_mac_size;   /* MAC key size for authenc(...) */
207
208         unsigned int integrity_tag_size;
209         unsigned int integrity_iv_size;
210         unsigned int on_disk_tag_size;
211
212         /*
213          * pool for per bio private data, crypto requests,
214          * encryption requeusts/buffer pages and integrity tags
215          */
216         unsigned tag_pool_max_sectors;
217         mempool_t tag_pool;
218         mempool_t req_pool;
219         mempool_t page_pool;
220
221         struct bio_set bs;
222         struct mutex bio_alloc_lock;
223
224         u8 *authenc_key; /* space for keys in authenc() format (if used) */
225         u8 key[];
226 };
227
228 #define MIN_IOS         64
229 #define MAX_TAG_SIZE    480
230 #define POOL_ENTRY_SIZE 512
231
232 static DEFINE_SPINLOCK(dm_crypt_clients_lock);
233 static unsigned dm_crypt_clients_n = 0;
234 static volatile unsigned long dm_crypt_pages_per_client;
235 #define DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT                 2
236 #define DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT           (BIO_MAX_VECS * 16)
237
238 static void crypt_endio(struct bio *clone);
239 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io);
240 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
241                                              struct scatterlist *sg);
242
243 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc);
244
245 /*
246  * Use this to access cipher attributes that are independent of the key.
247  */
248 static struct crypto_skcipher *any_tfm(struct crypt_config *cc)
249 {
250         return cc->cipher_tfm.tfms[0];
251 }
252
253 static struct crypto_aead *any_tfm_aead(struct crypt_config *cc)
254 {
255         return cc->cipher_tfm.tfms_aead[0];
256 }
257
258 /*
259  * Different IV generation algorithms:
260  *
261  * plain: the initial vector is the 32-bit little-endian version of the sector
262  *        number, padded with zeros if necessary.
263  *
264  * plain64: the initial vector is the 64-bit little-endian version of the sector
265  *        number, padded with zeros if necessary.
266  *
267  * plain64be: the initial vector is the 64-bit big-endian version of the sector
268  *        number, padded with zeros if necessary.
269  *
270  * essiv: "encrypted sector|salt initial vector", the sector number is
271  *        encrypted with the bulk cipher using a salt as key. The salt
272  *        should be derived from the bulk cipher's key via hashing.
273  *
274  * benbi: the 64-bit "big-endian 'narrow block'-count", starting at 1
275  *        (needed for LRW-32-AES and possible other narrow block modes)
276  *
277  * null: the initial vector is always zero.  Provides compatibility with
278  *       obsolete loop_fish2 devices.  Do not use for new devices.
279  *
280  * lmk:  Compatible implementation of the block chaining mode used
281  *       by the Loop-AES block device encryption system
282  *       designed by Jari Ruusu. See http://loop-aes.sourceforge.net/
283  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
284  *       with an IV derived from the sector number, the data and
285  *       optionally extra IV seed.
286  *       This means that after decryption the first block
287  *       of sector must be tweaked according to decrypted data.
288  *       Loop-AES can use three encryption schemes:
289  *         version 1: is plain aes-cbc mode
290  *         version 2: uses 64 multikey scheme with lmk IV generator
291  *         version 3: the same as version 2 with additional IV seed
292  *                   (it uses 65 keys, last key is used as IV seed)
293  *
294  * tcw:  Compatible implementation of the block chaining mode used
295  *       by the TrueCrypt device encryption system (prior to version 4.1).
296  *       For more info see: https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/wikis/TrueCryptOnDiskFormat
297  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
298  *       with an IV derived from initial key and the sector number.
299  *       In addition, whitening value is applied on every sector, whitening
300  *       is calculated from initial key, sector number and mixed using CRC32.
301  *       Note that this encryption scheme is vulnerable to watermarking attacks
302  *       and should be used for old compatible containers access only.
303  *
304  * eboiv: Encrypted byte-offset IV (used in Bitlocker in CBC mode)
305  *        The IV is encrypted little-endian byte-offset (with the same key
306  *        and cipher as the volume).
307  *
308  * elephant: The extended version of eboiv with additional Elephant diffuser
309  *           used with Bitlocker CBC mode.
310  *           This mode was used in older Windows systems
311  *           https://download.microsoft.com/download/0/2/3/0238acaf-d3bf-4a6d-b3d6-0a0be4bbb36e/bitlockercipher200608.pdf
312  */
313
314 static int crypt_iv_plain_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
315                               struct dm_crypt_request *dmreq)
316 {
317         memset(iv, 0, cc->iv_size);
318         *(__le32 *)iv = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xffffffff);
319
320         return 0;
321 }
322
323 static int crypt_iv_plain64_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
324                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
325 {
326         memset(iv, 0, cc->iv_size);
327         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
328
329         return 0;
330 }
331
332 static int crypt_iv_plain64be_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
333                                   struct dm_crypt_request *dmreq)
334 {
335         memset(iv, 0, cc->iv_size);
336         /* iv_size is at least of size u64; usually it is 16 bytes */
337         *(__be64 *)&iv[cc->iv_size - sizeof(u64)] = cpu_to_be64(dmreq->iv_sector);
338
339         return 0;
340 }
341
342 static int crypt_iv_essiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
343                               struct dm_crypt_request *dmreq)
344 {
345         /*
346          * ESSIV encryption of the IV is now handled by the crypto API,
347          * so just pass the plain sector number here.
348          */
349         memset(iv, 0, cc->iv_size);
350         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
351
352         return 0;
353 }
354
355 static int crypt_iv_benbi_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
356                               const char *opts)
357 {
358         unsigned bs;
359         int log;
360
361         if (crypt_integrity_aead(cc))
362                 bs = crypto_aead_blocksize(any_tfm_aead(cc));
363         else
364                 bs = crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc));
365         log = ilog2(bs);
366
367         /* we need to calculate how far we must shift the sector count
368          * to get the cipher block count, we use this shift in _gen */
369
370         if (1 << log != bs) {
371                 ti->error = "cypher blocksize is not a power of 2";
372                 return -EINVAL;
373         }
374
375         if (log > 9) {
376                 ti->error = "cypher blocksize is > 512";
377                 return -EINVAL;
378         }
379
380         cc->iv_gen_private.benbi.shift = 9 - log;
381
382         return 0;
383 }
384
385 static void crypt_iv_benbi_dtr(struct crypt_config *cc)
386 {
387 }
388
389 static int crypt_iv_benbi_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
390                               struct dm_crypt_request *dmreq)
391 {
392         __be64 val;
393
394         memset(iv, 0, cc->iv_size - sizeof(u64)); /* rest is cleared below */
395
396         val = cpu_to_be64(((u64)dmreq->iv_sector << cc->iv_gen_private.benbi.shift) + 1);
397         put_unaligned(val, (__be64 *)(iv + cc->iv_size - sizeof(u64)));
398
399         return 0;
400 }
401
402 static int crypt_iv_null_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
403                              struct dm_crypt_request *dmreq)
404 {
405         memset(iv, 0, cc->iv_size);
406
407         return 0;
408 }
409
410 static void crypt_iv_lmk_dtr(struct crypt_config *cc)
411 {
412         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
413
414         if (lmk->hash_tfm && !IS_ERR(lmk->hash_tfm))
415                 crypto_free_shash(lmk->hash_tfm);
416         lmk->hash_tfm = NULL;
417
418         kfree_sensitive(lmk->seed);
419         lmk->seed = NULL;
420 }
421
422 static int crypt_iv_lmk_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
423                             const char *opts)
424 {
425         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
426
427         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
428                 ti->error = "Unsupported sector size for LMK";
429                 return -EINVAL;
430         }
431
432         lmk->hash_tfm = crypto_alloc_shash("md5", 0,
433                                            CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
434         if (IS_ERR(lmk->hash_tfm)) {
435                 ti->error = "Error initializing LMK hash";
436                 return PTR_ERR(lmk->hash_tfm);
437         }
438
439         /* No seed in LMK version 2 */
440         if (cc->key_parts == cc->tfms_count) {
441                 lmk->seed = NULL;
442                 return 0;
443         }
444
445         lmk->seed = kzalloc(LMK_SEED_SIZE, GFP_KERNEL);
446         if (!lmk->seed) {
447                 crypt_iv_lmk_dtr(cc);
448                 ti->error = "Error kmallocing seed storage in LMK";
449                 return -ENOMEM;
450         }
451
452         return 0;
453 }
454
455 static int crypt_iv_lmk_init(struct crypt_config *cc)
456 {
457         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
458         int subkey_size = cc->key_size / cc->key_parts;
459
460         /* LMK seed is on the position of LMK_KEYS + 1 key */
461         if (lmk->seed)
462                 memcpy(lmk->seed, cc->key + (cc->tfms_count * subkey_size),
463                        crypto_shash_digestsize(lmk->hash_tfm));
464
465         return 0;
466 }
467
468 static int crypt_iv_lmk_wipe(struct crypt_config *cc)
469 {
470         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
471
472         if (lmk->seed)
473                 memset(lmk->seed, 0, LMK_SEED_SIZE);
474
475         return 0;
476 }
477
478 static int crypt_iv_lmk_one(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
479                             struct dm_crypt_request *dmreq,
480                             u8 *data)
481 {
482         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
483         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, lmk->hash_tfm);
484         struct md5_state md5state;
485         __le32 buf[4];
486         int i, r;
487
488         desc->tfm = lmk->hash_tfm;
489
490         r = crypto_shash_init(desc);
491         if (r)
492                 return r;
493
494         if (lmk->seed) {
495                 r = crypto_shash_update(desc, lmk->seed, LMK_SEED_SIZE);
496                 if (r)
497                         return r;
498         }
499
500         /* Sector is always 512B, block size 16, add data of blocks 1-31 */
501         r = crypto_shash_update(desc, data + 16, 16 * 31);
502         if (r)
503                 return r;
504
505         /* Sector is cropped to 56 bits here */
506         buf[0] = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xFFFFFFFF);
507         buf[1] = cpu_to_le32((((u64)dmreq->iv_sector >> 32) & 0x00FFFFFF) | 0x80000000);
508         buf[2] = cpu_to_le32(4024);
509         buf[3] = 0;
510         r = crypto_shash_update(desc, (u8 *)buf, sizeof(buf));
511         if (r)
512                 return r;
513
514         /* No MD5 padding here */
515         r = crypto_shash_export(desc, &md5state);
516         if (r)
517                 return r;
518
519         for (i = 0; i < MD5_HASH_WORDS; i++)
520                 __cpu_to_le32s(&md5state.hash[i]);
521         memcpy(iv, &md5state.hash, cc->iv_size);
522
523         return 0;
524 }
525
526 static int crypt_iv_lmk_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
527                             struct dm_crypt_request *dmreq)
528 {
529         struct scatterlist *sg;
530         u8 *src;
531         int r = 0;
532
533         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
534                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
535                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
536                 r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, src + sg->offset);
537                 kunmap_atomic(src);
538         } else
539                 memset(iv, 0, cc->iv_size);
540
541         return r;
542 }
543
544 static int crypt_iv_lmk_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
545                              struct dm_crypt_request *dmreq)
546 {
547         struct scatterlist *sg;
548         u8 *dst;
549         int r;
550
551         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE)
552                 return 0;
553
554         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
555         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
556         r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, dst + sg->offset);
557
558         /* Tweak the first block of plaintext sector */
559         if (!r)
560                 crypto_xor(dst + sg->offset, iv, cc->iv_size);
561
562         kunmap_atomic(dst);
563         return r;
564 }
565
566 static void crypt_iv_tcw_dtr(struct crypt_config *cc)
567 {
568         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
569
570         kfree_sensitive(tcw->iv_seed);
571         tcw->iv_seed = NULL;
572         kfree_sensitive(tcw->whitening);
573         tcw->whitening = NULL;
574
575         if (tcw->crc32_tfm && !IS_ERR(tcw->crc32_tfm))
576                 crypto_free_shash(tcw->crc32_tfm);
577         tcw->crc32_tfm = NULL;
578 }
579
580 static int crypt_iv_tcw_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
581                             const char *opts)
582 {
583         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
584
585         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
586                 ti->error = "Unsupported sector size for TCW";
587                 return -EINVAL;
588         }
589
590         if (cc->key_size <= (cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE)) {
591                 ti->error = "Wrong key size for TCW";
592                 return -EINVAL;
593         }
594
595         tcw->crc32_tfm = crypto_alloc_shash("crc32", 0,
596                                             CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
597         if (IS_ERR(tcw->crc32_tfm)) {
598                 ti->error = "Error initializing CRC32 in TCW";
599                 return PTR_ERR(tcw->crc32_tfm);
600         }
601
602         tcw->iv_seed = kzalloc(cc->iv_size, GFP_KERNEL);
603         tcw->whitening = kzalloc(TCW_WHITENING_SIZE, GFP_KERNEL);
604         if (!tcw->iv_seed || !tcw->whitening) {
605                 crypt_iv_tcw_dtr(cc);
606                 ti->error = "Error allocating seed storage in TCW";
607                 return -ENOMEM;
608         }
609
610         return 0;
611 }
612
613 static int crypt_iv_tcw_init(struct crypt_config *cc)
614 {
615         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
616         int key_offset = cc->key_size - cc->iv_size - TCW_WHITENING_SIZE;
617
618         memcpy(tcw->iv_seed, &cc->key[key_offset], cc->iv_size);
619         memcpy(tcw->whitening, &cc->key[key_offset + cc->iv_size],
620                TCW_WHITENING_SIZE);
621
622         return 0;
623 }
624
625 static int crypt_iv_tcw_wipe(struct crypt_config *cc)
626 {
627         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
628
629         memset(tcw->iv_seed, 0, cc->iv_size);
630         memset(tcw->whitening, 0, TCW_WHITENING_SIZE);
631
632         return 0;
633 }
634
635 static int crypt_iv_tcw_whitening(struct crypt_config *cc,
636                                   struct dm_crypt_request *dmreq,
637                                   u8 *data)
638 {
639         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
640         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
641         u8 buf[TCW_WHITENING_SIZE];
642         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, tcw->crc32_tfm);
643         int i, r;
644
645         /* xor whitening with sector number */
646         crypto_xor_cpy(buf, tcw->whitening, (u8 *)&sector, 8);
647         crypto_xor_cpy(&buf[8], tcw->whitening + 8, (u8 *)&sector, 8);
648
649         /* calculate crc32 for every 32bit part and xor it */
650         desc->tfm = tcw->crc32_tfm;
651         for (i = 0; i < 4; i++) {
652                 r = crypto_shash_init(desc);
653                 if (r)
654                         goto out;
655                 r = crypto_shash_update(desc, &buf[i * 4], 4);
656                 if (r)
657                         goto out;
658                 r = crypto_shash_final(desc, &buf[i * 4]);
659                 if (r)
660                         goto out;
661         }
662         crypto_xor(&buf[0], &buf[12], 4);
663         crypto_xor(&buf[4], &buf[8], 4);
664
665         /* apply whitening (8 bytes) to whole sector */
666         for (i = 0; i < ((1 << SECTOR_SHIFT) / 8); i++)
667                 crypto_xor(data + i * 8, buf, 8);
668 out:
669         memzero_explicit(buf, sizeof(buf));
670         return r;
671 }
672
673 static int crypt_iv_tcw_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
674                             struct dm_crypt_request *dmreq)
675 {
676         struct scatterlist *sg;
677         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
678         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
679         u8 *src;
680         int r = 0;
681
682         /* Remove whitening from ciphertext */
683         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
684                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
685                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
686                 r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, src + sg->offset);
687                 kunmap_atomic(src);
688         }
689
690         /* Calculate IV */
691         crypto_xor_cpy(iv, tcw->iv_seed, (u8 *)&sector, 8);
692         if (cc->iv_size > 8)
693                 crypto_xor_cpy(&iv[8], tcw->iv_seed + 8, (u8 *)&sector,
694                                cc->iv_size - 8);
695
696         return r;
697 }
698
699 static int crypt_iv_tcw_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
700                              struct dm_crypt_request *dmreq)
701 {
702         struct scatterlist *sg;
703         u8 *dst;
704         int r;
705
706         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
707                 return 0;
708
709         /* Apply whitening on ciphertext */
710         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
711         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
712         r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, dst + sg->offset);
713         kunmap_atomic(dst);
714
715         return r;
716 }
717
718 static int crypt_iv_random_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
719                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
720 {
721         /* Used only for writes, there must be an additional space to store IV */
722         get_random_bytes(iv, cc->iv_size);
723         return 0;
724 }
725
726 static int crypt_iv_eboiv_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
727                             const char *opts)
728 {
729         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
730                 ti->error = "AEAD transforms not supported for EBOIV";
731                 return -EINVAL;
732         }
733
734         if (crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc)) != cc->iv_size) {
735                 ti->error = "Block size of EBOIV cipher does "
736                             "not match IV size of block cipher";
737                 return -EINVAL;
738         }
739
740         return 0;
741 }
742
743 static int crypt_iv_eboiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
744                             struct dm_crypt_request *dmreq)
745 {
746         u8 buf[MAX_CIPHER_BLOCKSIZE] __aligned(__alignof__(__le64));
747         struct skcipher_request *req;
748         struct scatterlist src, dst;
749         DECLARE_CRYPTO_WAIT(wait);
750         int err;
751
752         req = skcipher_request_alloc(any_tfm(cc), GFP_NOIO);
753         if (!req)
754                 return -ENOMEM;
755
756         memset(buf, 0, cc->iv_size);
757         *(__le64 *)buf = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector * cc->sector_size);
758
759         sg_init_one(&src, page_address(ZERO_PAGE(0)), cc->iv_size);
760         sg_init_one(&dst, iv, cc->iv_size);
761         skcipher_request_set_crypt(req, &src, &dst, cc->iv_size, buf);
762         skcipher_request_set_callback(req, 0, crypto_req_done, &wait);
763         err = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
764         skcipher_request_free(req);
765
766         return err;
767 }
768
769 static void crypt_iv_elephant_dtr(struct crypt_config *cc)
770 {
771         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
772
773         crypto_free_skcipher(elephant->tfm);
774         elephant->tfm = NULL;
775 }
776
777 static int crypt_iv_elephant_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
778                             const char *opts)
779 {
780         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
781         int r;
782
783         elephant->tfm = crypto_alloc_skcipher("ecb(aes)", 0,
784                                               CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
785         if (IS_ERR(elephant->tfm)) {
786                 r = PTR_ERR(elephant->tfm);
787                 elephant->tfm = NULL;
788                 return r;
789         }
790
791         r = crypt_iv_eboiv_ctr(cc, ti, NULL);
792         if (r)
793                 crypt_iv_elephant_dtr(cc);
794         return r;
795 }
796
797 static void diffuser_disk_to_cpu(u32 *d, size_t n)
798 {
799 #ifndef __LITTLE_ENDIAN
800         int i;
801
802         for (i = 0; i < n; i++)
803                 d[i] = le32_to_cpu((__le32)d[i]);
804 #endif
805 }
806
807 static void diffuser_cpu_to_disk(__le32 *d, size_t n)
808 {
809 #ifndef __LITTLE_ENDIAN
810         int i;
811
812         for (i = 0; i < n; i++)
813                 d[i] = cpu_to_le32((u32)d[i]);
814 #endif
815 }
816
817 static void diffuser_a_decrypt(u32 *d, size_t n)
818 {
819         int i, i1, i2, i3;
820
821         for (i = 0; i < 5; i++) {
822                 i1 = 0;
823                 i2 = n - 2;
824                 i3 = n - 5;
825
826                 while (i1 < (n - 1)) {
827                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 9 | d[i3] >> 23);
828                         i1++; i2++; i3++;
829
830                         if (i3 >= n)
831                                 i3 -= n;
832
833                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
834                         i1++; i2++; i3++;
835
836                         if (i2 >= n)
837                                 i2 -= n;
838
839                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 13 | d[i3] >> 19);
840                         i1++; i2++; i3++;
841
842                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
843                         i1++; i2++; i3++;
844                 }
845         }
846 }
847
848 static void diffuser_a_encrypt(u32 *d, size_t n)
849 {
850         int i, i1, i2, i3;
851
852         for (i = 0; i < 5; i++) {
853                 i1 = n - 1;
854                 i2 = n - 2 - 1;
855                 i3 = n - 5 - 1;
856
857                 while (i1 > 0) {
858                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
859                         i1--; i2--; i3--;
860
861                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 13 | d[i3] >> 19);
862                         i1--; i2--; i3--;
863
864                         if (i2 < 0)
865                                 i2 += n;
866
867                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
868                         i1--; i2--; i3--;
869
870                         if (i3 < 0)
871                                 i3 += n;
872
873                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 9 | d[i3] >> 23);
874                         i1--; i2--; i3--;
875                 }
876         }
877 }
878
879 static void diffuser_b_decrypt(u32 *d, size_t n)
880 {
881         int i, i1, i2, i3;
882
883         for (i = 0; i < 3; i++) {
884                 i1 = 0;
885                 i2 = 2;
886                 i3 = 5;
887
888                 while (i1 < (n - 1)) {
889                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
890                         i1++; i2++; i3++;
891
892                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 10 | d[i3] >> 22);
893                         i1++; i2++; i3++;
894
895                         if (i2 >= n)
896                                 i2 -= n;
897
898                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
899                         i1++; i2++; i3++;
900
901                         if (i3 >= n)
902                                 i3 -= n;
903
904                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 25 | d[i3] >> 7);
905                         i1++; i2++; i3++;
906                 }
907         }
908 }
909
910 static void diffuser_b_encrypt(u32 *d, size_t n)
911 {
912         int i, i1, i2, i3;
913
914         for (i = 0; i < 3; i++) {
915                 i1 = n - 1;
916                 i2 = 2 - 1;
917                 i3 = 5 - 1;
918
919                 while (i1 > 0) {
920                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 25 | d[i3] >> 7);
921                         i1--; i2--; i3--;
922
923                         if (i3 < 0)
924                                 i3 += n;
925
926                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
927                         i1--; i2--; i3--;
928
929                         if (i2 < 0)
930                                 i2 += n;
931
932                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 10 | d[i3] >> 22);
933                         i1--; i2--; i3--;
934
935                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
936                         i1--; i2--; i3--;
937                 }
938         }
939 }
940
941 static int crypt_iv_elephant(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
942 {
943         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
944         u8 *es, *ks, *data, *data2, *data_offset;
945         struct skcipher_request *req;
946         struct scatterlist *sg, *sg2, src, dst;
947         DECLARE_CRYPTO_WAIT(wait);
948         int i, r;
949
950         req = skcipher_request_alloc(elephant->tfm, GFP_NOIO);
951         es = kzalloc(16, GFP_NOIO); /* Key for AES */
952         ks = kzalloc(32, GFP_NOIO); /* Elephant sector key */
953
954         if (!req || !es || !ks) {
955                 r = -ENOMEM;
956                 goto out;
957         }
958
959         *(__le64 *)es = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector * cc->sector_size);
960
961         /* E(Ks, e(s)) */
962         sg_init_one(&src, es, 16);
963         sg_init_one(&dst, ks, 16);
964         skcipher_request_set_crypt(req, &src, &dst, 16, NULL);
965         skcipher_request_set_callback(req, 0, crypto_req_done, &wait);
966         r = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
967         if (r)
968                 goto out;
969
970         /* E(Ks, e'(s)) */
971         es[15] = 0x80;
972         sg_init_one(&dst, &ks[16], 16);
973         r = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
974         if (r)
975                 goto out;
976
977         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
978         data = kmap_atomic(sg_page(sg));
979         data_offset = data + sg->offset;
980
981         /* Cannot modify original bio, copy to sg_out and apply Elephant to it */
982         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
983                 sg2 = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
984                 data2 = kmap_atomic(sg_page(sg2));
985                 memcpy(data_offset, data2 + sg2->offset, cc->sector_size);
986                 kunmap_atomic(data2);
987         }
988
989         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
990                 diffuser_disk_to_cpu((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
991                 diffuser_b_decrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
992                 diffuser_a_decrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
993                 diffuser_cpu_to_disk((__le32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
994         }
995
996         for (i = 0; i < (cc->sector_size / 32); i++)
997                 crypto_xor(data_offset + i * 32, ks, 32);
998
999         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
1000                 diffuser_disk_to_cpu((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
1001                 diffuser_a_encrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
1002                 diffuser_b_encrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
1003                 diffuser_cpu_to_disk((__le32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
1004         }
1005
1006         kunmap_atomic(data);
1007 out:
1008         kfree_sensitive(ks);
1009         kfree_sensitive(es);
1010         skcipher_request_free(req);
1011         return r;
1012 }
1013
1014 static int crypt_iv_elephant_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
1015                             struct dm_crypt_request *dmreq)
1016 {
1017         int r;
1018
1019         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
1020                 r = crypt_iv_elephant(cc, dmreq);
1021                 if (r)
1022                         return r;
1023         }
1024
1025         return crypt_iv_eboiv_gen(cc, iv, dmreq);
1026 }
1027
1028 static int crypt_iv_elephant_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
1029                                   struct dm_crypt_request *dmreq)
1030 {
1031         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
1032                 return crypt_iv_elephant(cc, dmreq);
1033
1034         return 0;
1035 }
1036
1037 static int crypt_iv_elephant_init(struct crypt_config *cc)
1038 {
1039         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
1040         int key_offset = cc->key_size - cc->key_extra_size;
1041
1042         return crypto_skcipher_setkey(elephant->tfm, &cc->key[key_offset], cc->key_extra_size);
1043 }
1044
1045 static int crypt_iv_elephant_wipe(struct crypt_config *cc)
1046 {
1047         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
1048         u8 key[ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE];
1049
1050         memset(key, 0, cc->key_extra_size);
1051         return crypto_skcipher_setkey(elephant->tfm, key, cc->key_extra_size);
1052 }
1053
1054 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain_ops = {
1055         .generator = crypt_iv_plain_gen
1056 };
1057
1058 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64_ops = {
1059         .generator = crypt_iv_plain64_gen
1060 };
1061
1062 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64be_ops = {
1063         .generator = crypt_iv_plain64be_gen
1064 };
1065
1066 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_essiv_ops = {
1067         .generator = crypt_iv_essiv_gen
1068 };
1069
1070 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_benbi_ops = {
1071         .ctr       = crypt_iv_benbi_ctr,
1072         .dtr       = crypt_iv_benbi_dtr,
1073         .generator = crypt_iv_benbi_gen
1074 };
1075
1076 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_null_ops = {
1077         .generator = crypt_iv_null_gen
1078 };
1079
1080 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_lmk_ops = {
1081         .ctr       = crypt_iv_lmk_ctr,
1082         .dtr       = crypt_iv_lmk_dtr,
1083         .init      = crypt_iv_lmk_init,
1084         .wipe      = crypt_iv_lmk_wipe,
1085         .generator = crypt_iv_lmk_gen,
1086         .post      = crypt_iv_lmk_post
1087 };
1088
1089 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_tcw_ops = {
1090         .ctr       = crypt_iv_tcw_ctr,
1091         .dtr       = crypt_iv_tcw_dtr,
1092         .init      = crypt_iv_tcw_init,
1093         .wipe      = crypt_iv_tcw_wipe,
1094         .generator = crypt_iv_tcw_gen,
1095         .post      = crypt_iv_tcw_post
1096 };
1097
1098 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_random_ops = {
1099         .generator = crypt_iv_random_gen
1100 };
1101
1102 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_eboiv_ops = {
1103         .ctr       = crypt_iv_eboiv_ctr,
1104         .generator = crypt_iv_eboiv_gen
1105 };
1106
1107 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_elephant_ops = {
1108         .ctr       = crypt_iv_elephant_ctr,
1109         .dtr       = crypt_iv_elephant_dtr,
1110         .init      = crypt_iv_elephant_init,
1111         .wipe      = crypt_iv_elephant_wipe,
1112         .generator = crypt_iv_elephant_gen,
1113         .post      = crypt_iv_elephant_post
1114 };
1115
1116 /*
1117  * Integrity extensions
1118  */
1119 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc)
1120 {
1121         return test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
1122 }
1123
1124 static bool crypt_integrity_hmac(struct crypt_config *cc)
1125 {
1126         return crypt_integrity_aead(cc) && cc->key_mac_size;
1127 }
1128
1129 /* Get sg containing data */
1130 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
1131                                              struct scatterlist *sg)
1132 {
1133         if (unlikely(crypt_integrity_aead(cc)))
1134                 return &sg[2];
1135
1136         return sg;
1137 }
1138
1139 static int dm_crypt_integrity_io_alloc(struct dm_crypt_io *io, struct bio *bio)
1140 {
1141         struct bio_integrity_payload *bip;
1142         unsigned int tag_len;
1143         int ret;
1144
1145         if (!bio_sectors(bio) || !io->cc->on_disk_tag_size)
1146                 return 0;
1147
1148         bip = bio_integrity_alloc(bio, GFP_NOIO, 1);
1149         if (IS_ERR(bip))
1150                 return PTR_ERR(bip);
1151
1152         tag_len = io->cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> io->cc->sector_shift);
1153
1154         bip->bip_iter.bi_size = tag_len;
1155         bip->bip_iter.bi_sector = io->cc->start + io->sector;
1156
1157         ret = bio_integrity_add_page(bio, virt_to_page(io->integrity_metadata),
1158                                      tag_len, offset_in_page(io->integrity_metadata));
1159         if (unlikely(ret != tag_len))
1160                 return -ENOMEM;
1161
1162         return 0;
1163 }
1164
1165 static int crypt_integrity_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti)
1166 {
1167 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
1168         struct blk_integrity *bi = blk_get_integrity(cc->dev->bdev->bd_disk);
1169         struct mapped_device *md = dm_table_get_md(ti->table);
1170
1171         /* From now we require underlying device with our integrity profile */
1172         if (!bi || strcasecmp(bi->profile->name, "DM-DIF-EXT-TAG")) {
1173                 ti->error = "Integrity profile not supported.";
1174                 return -EINVAL;
1175         }
1176
1177         if (bi->tag_size != cc->on_disk_tag_size ||
1178             bi->tuple_size != cc->on_disk_tag_size) {
1179                 ti->error = "Integrity profile tag size mismatch.";
1180                 return -EINVAL;
1181         }
1182         if (1 << bi->interval_exp != cc->sector_size) {
1183                 ti->error = "Integrity profile sector size mismatch.";
1184                 return -EINVAL;
1185         }
1186
1187         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
1188                 cc->integrity_tag_size = cc->on_disk_tag_size - cc->integrity_iv_size;
1189                 DMDEBUG("%s: Integrity AEAD, tag size %u, IV size %u.", dm_device_name(md),
1190                        cc->integrity_tag_size, cc->integrity_iv_size);
1191
1192                 if (crypto_aead_setauthsize(any_tfm_aead(cc), cc->integrity_tag_size)) {
1193                         ti->error = "Integrity AEAD auth tag size is not supported.";
1194                         return -EINVAL;
1195                 }
1196         } else if (cc->integrity_iv_size)
1197                 DMDEBUG("%s: Additional per-sector space %u bytes for IV.", dm_device_name(md),
1198                        cc->integrity_iv_size);
1199
1200         if ((cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size) != bi->tag_size) {
1201                 ti->error = "Not enough space for integrity tag in the profile.";
1202                 return -EINVAL;
1203         }
1204
1205         return 0;
1206 #else
1207         ti->error = "Integrity profile not supported.";
1208         return -EINVAL;
1209 #endif
1210 }
1211
1212 static void crypt_convert_init(struct crypt_config *cc,
1213                                struct convert_context *ctx,
1214                                struct bio *bio_out, struct bio *bio_in,
1215                                sector_t sector)
1216 {
1217         ctx->bio_in = bio_in;
1218         ctx->bio_out = bio_out;
1219         if (bio_in)
1220                 ctx->iter_in = bio_in->bi_iter;
1221         if (bio_out)
1222                 ctx->iter_out = bio_out->bi_iter;
1223         ctx->cc_sector = sector + cc->iv_offset;
1224         init_completion(&ctx->restart);
1225 }
1226
1227 static struct dm_crypt_request *dmreq_of_req(struct crypt_config *cc,
1228                                              void *req)
1229 {
1230         return (struct dm_crypt_request *)((char *)req + cc->dmreq_start);
1231 }
1232
1233 static void *req_of_dmreq(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
1234 {
1235         return (void *)((char *)dmreq - cc->dmreq_start);
1236 }
1237
1238 static u8 *iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1239                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1240 {
1241         if (crypt_integrity_aead(cc))
1242                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1243                         crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc)) + 1);
1244         else
1245                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1246                         crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc)) + 1);
1247 }
1248
1249 static u8 *org_iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1250                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1251 {
1252         return iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size;
1253 }
1254
1255 static __le64 *org_sector_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1256                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1257 {
1258         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size + cc->iv_size;
1259         return (__le64 *) ptr;
1260 }
1261
1262 static unsigned int *org_tag_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1263                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1264 {
1265         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size +
1266                   cc->iv_size + sizeof(uint64_t);
1267         return (unsigned int*)ptr;
1268 }
1269
1270 static void *tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1271                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
1272 {
1273         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1274         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1275
1276         return &io->integrity_metadata[*org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) *
1277                 cc->on_disk_tag_size];
1278 }
1279
1280 static void *iv_tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1281                                struct dm_crypt_request *dmreq)
1282 {
1283         return tag_from_dmreq(cc, dmreq) + cc->integrity_tag_size;
1284 }
1285
1286 static int crypt_convert_block_aead(struct crypt_config *cc,
1287                                      struct convert_context *ctx,
1288                                      struct aead_request *req,
1289                                      unsigned int tag_offset)
1290 {
1291         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1292         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1293         struct dm_crypt_request *dmreq;
1294         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv, *tag;
1295         __le64 *sector;
1296         int r = 0;
1297
1298         BUG_ON(cc->integrity_iv_size && cc->integrity_iv_size != cc->iv_size);
1299
1300         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1301         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1302                 return -EIO;
1303
1304         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1305         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1306         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1307                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1308         dmreq->ctx = ctx;
1309
1310         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1311
1312         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1313         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1314
1315         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1316         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1317         tag = tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1318         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1319
1320         /* AEAD request:
1321          *  |----- AAD -------|------ DATA -------|-- AUTH TAG --|
1322          *  | (authenticated) | (auth+encryption) |              |
1323          *  | sector_LE |  IV |  sector in/out    |  tag in/out  |
1324          */
1325         sg_init_table(dmreq->sg_in, 4);
1326         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[0], sector, sizeof(uint64_t));
1327         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[1], org_iv, cc->iv_size);
1328         sg_set_page(&dmreq->sg_in[2], bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1329         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1330
1331         sg_init_table(dmreq->sg_out, 4);
1332         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[0], sector, sizeof(uint64_t));
1333         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[1], org_iv, cc->iv_size);
1334         sg_set_page(&dmreq->sg_out[2], bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1335         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1336
1337         if (cc->iv_gen_ops) {
1338                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1339                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1340                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->iv_size);
1341                 } else {
1342                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1343                         if (r < 0)
1344                                 return r;
1345                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1346                         if (cc->integrity_iv_size)
1347                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->iv_size);
1348                 }
1349                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1350                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1351         }
1352
1353         aead_request_set_ad(req, sizeof(uint64_t) + cc->iv_size);
1354         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE) {
1355                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1356                                        cc->sector_size, iv);
1357                 r = crypto_aead_encrypt(req);
1358                 if (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size != cc->on_disk_tag_size)
1359                         memset(tag + cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size, 0,
1360                                cc->on_disk_tag_size - (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size));
1361         } else {
1362                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1363                                        cc->sector_size + cc->integrity_tag_size, iv);
1364                 r = crypto_aead_decrypt(req);
1365         }
1366
1367         if (r == -EBADMSG) {
1368                 sector_t s = le64_to_cpu(*sector);
1369
1370                 DMERR_LIMIT("%pg: INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu",
1371                             ctx->bio_in->bi_bdev, s);
1372                 dm_audit_log_bio(DM_MSG_PREFIX, "integrity-aead",
1373                                  ctx->bio_in, s, 0);
1374         }
1375
1376         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1377                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1378
1379         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1380         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1381
1382         return r;
1383 }
1384
1385 static int crypt_convert_block_skcipher(struct crypt_config *cc,
1386                                         struct convert_context *ctx,
1387                                         struct skcipher_request *req,
1388                                         unsigned int tag_offset)
1389 {
1390         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1391         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1392         struct scatterlist *sg_in, *sg_out;
1393         struct dm_crypt_request *dmreq;
1394         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv;
1395         __le64 *sector;
1396         int r = 0;
1397
1398         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1399         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1400                 return -EIO;
1401
1402         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1403         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1404         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1405                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1406         dmreq->ctx = ctx;
1407
1408         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1409
1410         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1411         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1412         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1413
1414         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1415         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1416
1417         /* For skcipher we use only the first sg item */
1418         sg_in  = &dmreq->sg_in[0];
1419         sg_out = &dmreq->sg_out[0];
1420
1421         sg_init_table(sg_in, 1);
1422         sg_set_page(sg_in, bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1423
1424         sg_init_table(sg_out, 1);
1425         sg_set_page(sg_out, bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1426
1427         if (cc->iv_gen_ops) {
1428                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1429                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1430                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->integrity_iv_size);
1431                 } else {
1432                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1433                         if (r < 0)
1434                                 return r;
1435                         /* Data can be already preprocessed in generator */
1436                         if (test_bit(CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS, &cc->cipher_flags))
1437                                 sg_in = sg_out;
1438                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1439                         if (cc->integrity_iv_size)
1440                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->integrity_iv_size);
1441                 }
1442                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1443                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1444         }
1445
1446         skcipher_request_set_crypt(req, sg_in, sg_out, cc->sector_size, iv);
1447
1448         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE)
1449                 r = crypto_skcipher_encrypt(req);
1450         else
1451                 r = crypto_skcipher_decrypt(req);
1452
1453         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1454                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1455
1456         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1457         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1458
1459         return r;
1460 }
1461
1462 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1463                                int error);
1464
1465 static int crypt_alloc_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1466                                      struct convert_context *ctx)
1467 {
1468         unsigned key_index = ctx->cc_sector & (cc->tfms_count - 1);
1469
1470         if (!ctx->r.req) {
1471                 ctx->r.req = mempool_alloc(&cc->req_pool, in_interrupt() ? GFP_ATOMIC : GFP_NOIO);
1472                 if (!ctx->r.req)
1473                         return -ENOMEM;
1474         }
1475
1476         skcipher_request_set_tfm(ctx->r.req, cc->cipher_tfm.tfms[key_index]);
1477
1478         /*
1479          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1480          * requests if driver request queue is full.
1481          */
1482         skcipher_request_set_callback(ctx->r.req,
1483             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1484             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req));
1485
1486         return 0;
1487 }
1488
1489 static int crypt_alloc_req_aead(struct crypt_config *cc,
1490                                  struct convert_context *ctx)
1491 {
1492         if (!ctx->r.req_aead) {
1493                 ctx->r.req_aead = mempool_alloc(&cc->req_pool, in_interrupt() ? GFP_ATOMIC : GFP_NOIO);
1494                 if (!ctx->r.req_aead)
1495                         return -ENOMEM;
1496         }
1497
1498         aead_request_set_tfm(ctx->r.req_aead, cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1499
1500         /*
1501          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1502          * requests if driver request queue is full.
1503          */
1504         aead_request_set_callback(ctx->r.req_aead,
1505             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1506             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req_aead));
1507
1508         return 0;
1509 }
1510
1511 static int crypt_alloc_req(struct crypt_config *cc,
1512                             struct convert_context *ctx)
1513 {
1514         if (crypt_integrity_aead(cc))
1515                 return crypt_alloc_req_aead(cc, ctx);
1516         else
1517                 return crypt_alloc_req_skcipher(cc, ctx);
1518 }
1519
1520 static void crypt_free_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1521                                     struct skcipher_request *req, struct bio *base_bio)
1522 {
1523         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1524
1525         if ((struct skcipher_request *)(io + 1) != req)
1526                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1527 }
1528
1529 static void crypt_free_req_aead(struct crypt_config *cc,
1530                                 struct aead_request *req, struct bio *base_bio)
1531 {
1532         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1533
1534         if ((struct aead_request *)(io + 1) != req)
1535                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1536 }
1537
1538 static void crypt_free_req(struct crypt_config *cc, void *req, struct bio *base_bio)
1539 {
1540         if (crypt_integrity_aead(cc))
1541                 crypt_free_req_aead(cc, req, base_bio);
1542         else
1543                 crypt_free_req_skcipher(cc, req, base_bio);
1544 }
1545
1546 /*
1547  * Encrypt / decrypt data from one bio to another one (can be the same one)
1548  */
1549 static blk_status_t crypt_convert(struct crypt_config *cc,
1550                          struct convert_context *ctx, bool atomic, bool reset_pending)
1551 {
1552         unsigned int tag_offset = 0;
1553         unsigned int sector_step = cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT;
1554         int r;
1555
1556         /*
1557          * if reset_pending is set we are dealing with the bio for the first time,
1558          * else we're continuing to work on the previous bio, so don't mess with
1559          * the cc_pending counter
1560          */
1561         if (reset_pending)
1562                 atomic_set(&ctx->cc_pending, 1);
1563
1564         while (ctx->iter_in.bi_size && ctx->iter_out.bi_size) {
1565
1566                 r = crypt_alloc_req(cc, ctx);
1567                 if (r) {
1568                         complete(&ctx->restart);
1569                         return BLK_STS_DEV_RESOURCE;
1570                 }
1571
1572                 atomic_inc(&ctx->cc_pending);
1573
1574                 if (crypt_integrity_aead(cc))
1575                         r = crypt_convert_block_aead(cc, ctx, ctx->r.req_aead, tag_offset);
1576                 else
1577                         r = crypt_convert_block_skcipher(cc, ctx, ctx->r.req, tag_offset);
1578
1579                 switch (r) {
1580                 /*
1581                  * The request was queued by a crypto driver
1582                  * but the driver request queue is full, let's wait.
1583                  */
1584                 case -EBUSY:
1585                         if (in_interrupt()) {
1586                                 if (try_wait_for_completion(&ctx->restart)) {
1587                                         /*
1588                                          * we don't have to block to wait for completion,
1589                                          * so proceed
1590                                          */
1591                                 } else {
1592                                         /*
1593                                          * we can't wait for completion without blocking
1594                                          * exit and continue processing in a workqueue
1595                                          */
1596                                         ctx->r.req = NULL;
1597                                         ctx->cc_sector += sector_step;
1598                                         tag_offset++;
1599                                         return BLK_STS_DEV_RESOURCE;
1600                                 }
1601                         } else {
1602                                 wait_for_completion(&ctx->restart);
1603                         }
1604                         reinit_completion(&ctx->restart);
1605                         fallthrough;
1606                 /*
1607                  * The request is queued and processed asynchronously,
1608                  * completion function kcryptd_async_done() will be called.
1609                  */
1610                 case -EINPROGRESS:
1611                         ctx->r.req = NULL;
1612                         ctx->cc_sector += sector_step;
1613                         tag_offset++;
1614                         continue;
1615                 /*
1616                  * The request was already processed (synchronously).
1617                  */
1618                 case 0:
1619                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1620                         ctx->cc_sector += sector_step;
1621                         tag_offset++;
1622                         if (!atomic)
1623                                 cond_resched();
1624                         continue;
1625                 /*
1626                  * There was a data integrity error.
1627                  */
1628                 case -EBADMSG:
1629                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1630                         return BLK_STS_PROTECTION;
1631                 /*
1632                  * There was an error while processing the request.
1633                  */
1634                 default:
1635                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1636                         return BLK_STS_IOERR;
1637                 }
1638         }
1639
1640         return 0;
1641 }
1642
1643 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone);
1644
1645 /*
1646  * Generate a new unfragmented bio with the given size
1647  * This should never violate the device limitations (but only because
1648  * max_segment_size is being constrained to PAGE_SIZE).
1649  *
1650  * This function may be called concurrently. If we allocate from the mempool
1651  * concurrently, there is a possibility of deadlock. For example, if we have
1652  * mempool of 256 pages, two processes, each wanting 256, pages allocate from
1653  * the mempool concurrently, it may deadlock in a situation where both processes
1654  * have allocated 128 pages and the mempool is exhausted.
1655  *
1656  * In order to avoid this scenario we allocate the pages under a mutex.
1657  *
1658  * In order to not degrade performance with excessive locking, we try
1659  * non-blocking allocations without a mutex first but on failure we fallback
1660  * to blocking allocations with a mutex.
1661  */
1662 static struct bio *crypt_alloc_buffer(struct dm_crypt_io *io, unsigned size)
1663 {
1664         struct crypt_config *cc = io->cc;
1665         struct bio *clone;
1666         unsigned int nr_iovecs = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1667         gfp_t gfp_mask = GFP_NOWAIT | __GFP_HIGHMEM;
1668         unsigned i, len, remaining_size;
1669         struct page *page;
1670
1671 retry:
1672         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1673                 mutex_lock(&cc->bio_alloc_lock);
1674
1675         clone = bio_alloc_bioset(cc->dev->bdev, nr_iovecs, io->base_bio->bi_opf,
1676                                  GFP_NOIO, &cc->bs);
1677         clone->bi_private = io;
1678         clone->bi_end_io = crypt_endio;
1679
1680         remaining_size = size;
1681
1682         for (i = 0; i < nr_iovecs; i++) {
1683                 page = mempool_alloc(&cc->page_pool, gfp_mask);
1684                 if (!page) {
1685                         crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1686                         bio_put(clone);
1687                         gfp_mask |= __GFP_DIRECT_RECLAIM;
1688                         goto retry;
1689                 }
1690
1691                 len = (remaining_size > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : remaining_size;
1692
1693                 bio_add_page(clone, page, len, 0);
1694
1695                 remaining_size -= len;
1696         }
1697
1698         /* Allocate space for integrity tags */
1699         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1700                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1701                 bio_put(clone);
1702                 clone = NULL;
1703         }
1704
1705         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1706                 mutex_unlock(&cc->bio_alloc_lock);
1707
1708         return clone;
1709 }
1710
1711 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone)
1712 {
1713         struct bio_vec *bv;
1714         struct bvec_iter_all iter_all;
1715
1716         bio_for_each_segment_all(bv, clone, iter_all) {
1717                 BUG_ON(!bv->bv_page);
1718                 mempool_free(bv->bv_page, &cc->page_pool);
1719         }
1720 }
1721
1722 static void crypt_io_init(struct dm_crypt_io *io, struct crypt_config *cc,
1723                           struct bio *bio, sector_t sector)
1724 {
1725         io->cc = cc;
1726         io->base_bio = bio;
1727         io->sector = sector;
1728         io->error = 0;
1729         io->ctx.r.req = NULL;
1730         io->integrity_metadata = NULL;
1731         io->integrity_metadata_from_pool = false;
1732         atomic_set(&io->io_pending, 0);
1733 }
1734
1735 static void crypt_inc_pending(struct dm_crypt_io *io)
1736 {
1737         atomic_inc(&io->io_pending);
1738 }
1739
1740 static void kcryptd_io_bio_endio(struct work_struct *work)
1741 {
1742         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1743         bio_endio(io->base_bio);
1744 }
1745
1746 /*
1747  * One of the bios was finished. Check for completion of
1748  * the whole request and correctly clean up the buffer.
1749  */
1750 static void crypt_dec_pending(struct dm_crypt_io *io)
1751 {
1752         struct crypt_config *cc = io->cc;
1753         struct bio *base_bio = io->base_bio;
1754         blk_status_t error = io->error;
1755
1756         if (!atomic_dec_and_test(&io->io_pending))
1757                 return;
1758
1759         if (io->ctx.r.req)
1760                 crypt_free_req(cc, io->ctx.r.req, base_bio);
1761
1762         if (unlikely(io->integrity_metadata_from_pool))
1763                 mempool_free(io->integrity_metadata, &io->cc->tag_pool);
1764         else
1765                 kfree(io->integrity_metadata);
1766
1767         base_bio->bi_status = error;
1768
1769         /*
1770          * If we are running this function from our tasklet,
1771          * we can't call bio_endio() here, because it will call
1772          * clone_endio() from dm.c, which in turn will
1773          * free the current struct dm_crypt_io structure with
1774          * our tasklet. In this case we need to delay bio_endio()
1775          * execution to after the tasklet is done and dequeued.
1776          */
1777         if (tasklet_trylock(&io->tasklet)) {
1778                 tasklet_unlock(&io->tasklet);
1779                 bio_endio(base_bio);
1780                 return;
1781         }
1782
1783         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_bio_endio);
1784         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1785 }
1786
1787 /*
1788  * kcryptd/kcryptd_io:
1789  *
1790  * Needed because it would be very unwise to do decryption in an
1791  * interrupt context.
1792  *
1793  * kcryptd performs the actual encryption or decryption.
1794  *
1795  * kcryptd_io performs the IO submission.
1796  *
1797  * They must be separated as otherwise the final stages could be
1798  * starved by new requests which can block in the first stages due
1799  * to memory allocation.
1800  *
1801  * The work is done per CPU global for all dm-crypt instances.
1802  * They should not depend on each other and do not block.
1803  */
1804 static void crypt_endio(struct bio *clone)
1805 {
1806         struct dm_crypt_io *io = clone->bi_private;
1807         struct crypt_config *cc = io->cc;
1808         unsigned rw = bio_data_dir(clone);
1809         blk_status_t error;
1810
1811         /*
1812          * free the processed pages
1813          */
1814         if (rw == WRITE)
1815                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1816
1817         error = clone->bi_status;
1818         bio_put(clone);
1819
1820         if (rw == READ && !error) {
1821                 kcryptd_queue_crypt(io);
1822                 return;
1823         }
1824
1825         if (unlikely(error))
1826                 io->error = error;
1827
1828         crypt_dec_pending(io);
1829 }
1830
1831 #define CRYPT_MAP_READ_GFP GFP_NOWAIT
1832
1833 static int kcryptd_io_read(struct dm_crypt_io *io, gfp_t gfp)
1834 {
1835         struct crypt_config *cc = io->cc;
1836         struct bio *clone;
1837
1838         /*
1839          * We need the original biovec array in order to decrypt the whole bio
1840          * data *afterwards* -- thanks to immutable biovecs we don't need to
1841          * worry about the block layer modifying the biovec array; so leverage
1842          * bio_alloc_clone().
1843          */
1844         clone = bio_alloc_clone(cc->dev->bdev, io->base_bio, gfp, &cc->bs);
1845         if (!clone)
1846                 return 1;
1847         clone->bi_private = io;
1848         clone->bi_end_io = crypt_endio;
1849
1850         crypt_inc_pending(io);
1851
1852         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1853
1854         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1855                 crypt_dec_pending(io);
1856                 bio_put(clone);
1857                 return 1;
1858         }
1859
1860         dm_submit_bio_remap(io->base_bio, clone);
1861         return 0;
1862 }
1863
1864 static void kcryptd_io_read_work(struct work_struct *work)
1865 {
1866         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1867
1868         crypt_inc_pending(io);
1869         if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOIO))
1870                 io->error = BLK_STS_RESOURCE;
1871         crypt_dec_pending(io);
1872 }
1873
1874 static void kcryptd_queue_read(struct dm_crypt_io *io)
1875 {
1876         struct crypt_config *cc = io->cc;
1877
1878         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_read_work);
1879         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1880 }
1881
1882 static void kcryptd_io_write(struct dm_crypt_io *io)
1883 {
1884         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1885
1886         dm_submit_bio_remap(io->base_bio, clone);
1887 }
1888
1889 #define crypt_io_from_node(node) rb_entry((node), struct dm_crypt_io, rb_node)
1890
1891 static int dmcrypt_write(void *data)
1892 {
1893         struct crypt_config *cc = data;
1894         struct dm_crypt_io *io;
1895
1896         while (1) {
1897                 struct rb_root write_tree;
1898                 struct blk_plug plug;
1899
1900                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1901 continue_locked:
1902
1903                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1904                         goto pop_from_list;
1905
1906                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1907
1908                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1909
1910                 if (unlikely(kthread_should_stop())) {
1911                         set_current_state(TASK_RUNNING);
1912                         break;
1913                 }
1914
1915                 schedule();
1916
1917                 set_current_state(TASK_RUNNING);
1918                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1919                 goto continue_locked;
1920
1921 pop_from_list:
1922                 write_tree = cc->write_tree;
1923                 cc->write_tree = RB_ROOT;
1924                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1925
1926                 BUG_ON(rb_parent(write_tree.rb_node));
1927
1928                 /*
1929                  * Note: we cannot walk the tree here with rb_next because
1930                  * the structures may be freed when kcryptd_io_write is called.
1931                  */
1932                 blk_start_plug(&plug);
1933                 do {
1934                         io = crypt_io_from_node(rb_first(&write_tree));
1935                         rb_erase(&io->rb_node, &write_tree);
1936                         kcryptd_io_write(io);
1937                 } while (!RB_EMPTY_ROOT(&write_tree));
1938                 blk_finish_plug(&plug);
1939         }
1940         return 0;
1941 }
1942
1943 static void kcryptd_crypt_write_io_submit(struct dm_crypt_io *io, int async)
1944 {
1945         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1946         struct crypt_config *cc = io->cc;
1947         unsigned long flags;
1948         sector_t sector;
1949         struct rb_node **rbp, *parent;
1950
1951         if (unlikely(io->error)) {
1952                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1953                 bio_put(clone);
1954                 crypt_dec_pending(io);
1955                 return;
1956         }
1957
1958         /* crypt_convert should have filled the clone bio */
1959         BUG_ON(io->ctx.iter_out.bi_size);
1960
1961         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1962
1963         if ((likely(!async) && test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags)) ||
1964             test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags)) {
1965                 dm_submit_bio_remap(io->base_bio, clone);
1966                 return;
1967         }
1968
1969         spin_lock_irqsave(&cc->write_thread_lock, flags);
1970         if (RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1971                 wake_up_process(cc->write_thread);
1972         rbp = &cc->write_tree.rb_node;
1973         parent = NULL;
1974         sector = io->sector;
1975         while (*rbp) {
1976                 parent = *rbp;
1977                 if (sector < crypt_io_from_node(parent)->sector)
1978                         rbp = &(*rbp)->rb_left;
1979                 else
1980                         rbp = &(*rbp)->rb_right;
1981         }
1982         rb_link_node(&io->rb_node, parent, rbp);
1983         rb_insert_color(&io->rb_node, &cc->write_tree);
1984         spin_unlock_irqrestore(&cc->write_thread_lock, flags);
1985 }
1986
1987 static bool kcryptd_crypt_write_inline(struct crypt_config *cc,
1988                                        struct convert_context *ctx)
1989
1990 {
1991         if (!test_bit(DM_CRYPT_WRITE_INLINE, &cc->flags))
1992                 return false;
1993
1994         /*
1995          * Note: zone append writes (REQ_OP_ZONE_APPEND) do not have ordering
1996          * constraints so they do not need to be issued inline by
1997          * kcryptd_crypt_write_convert().
1998          */
1999         switch (bio_op(ctx->bio_in)) {
2000         case REQ_OP_WRITE:
2001         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
2002                 return true;
2003         default:
2004                 return false;
2005         }
2006 }
2007
2008 static void kcryptd_crypt_write_continue(struct work_struct *work)
2009 {
2010         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
2011         struct crypt_config *cc = io->cc;
2012         struct convert_context *ctx = &io->ctx;
2013         int crypt_finished;
2014         sector_t sector = io->sector;
2015         blk_status_t r;
2016
2017         wait_for_completion(&ctx->restart);
2018         reinit_completion(&ctx->restart);
2019
2020         r = crypt_convert(cc, &io->ctx, true, false);
2021         if (r)
2022                 io->error = r;
2023         crypt_finished = atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending);
2024         if (!crypt_finished && kcryptd_crypt_write_inline(cc, ctx)) {
2025                 /* Wait for completion signaled by kcryptd_async_done() */
2026                 wait_for_completion(&ctx->restart);
2027                 crypt_finished = 1;
2028         }
2029
2030         /* Encryption was already finished, submit io now */
2031         if (crypt_finished) {
2032                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
2033                 io->sector = sector;
2034         }
2035
2036         crypt_dec_pending(io);
2037 }
2038
2039 static void kcryptd_crypt_write_convert(struct dm_crypt_io *io)
2040 {
2041         struct crypt_config *cc = io->cc;
2042         struct convert_context *ctx = &io->ctx;
2043         struct bio *clone;
2044         int crypt_finished;
2045         sector_t sector = io->sector;
2046         blk_status_t r;
2047
2048         /*
2049          * Prevent io from disappearing until this function completes.
2050          */
2051         crypt_inc_pending(io);
2052         crypt_convert_init(cc, ctx, NULL, io->base_bio, sector);
2053
2054         clone = crypt_alloc_buffer(io, io->base_bio->bi_iter.bi_size);
2055         if (unlikely(!clone)) {
2056                 io->error = BLK_STS_IOERR;
2057                 goto dec;
2058         }
2059
2060         io->ctx.bio_out = clone;
2061         io->ctx.iter_out = clone->bi_iter;
2062
2063         sector += bio_sectors(clone);
2064
2065         crypt_inc_pending(io);
2066         r = crypt_convert(cc, ctx,
2067                           test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags), true);
2068         /*
2069          * Crypto API backlogged the request, because its queue was full
2070          * and we're in softirq context, so continue from a workqueue
2071          * (TODO: is it actually possible to be in softirq in the write path?)
2072          */
2073         if (r == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
2074                 INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt_write_continue);
2075                 queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
2076                 return;
2077         }
2078         if (r)
2079                 io->error = r;
2080         crypt_finished = atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending);
2081         if (!crypt_finished && kcryptd_crypt_write_inline(cc, ctx)) {
2082                 /* Wait for completion signaled by kcryptd_async_done() */
2083                 wait_for_completion(&ctx->restart);
2084                 crypt_finished = 1;
2085         }
2086
2087         /* Encryption was already finished, submit io now */
2088         if (crypt_finished) {
2089                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
2090                 io->sector = sector;
2091         }
2092
2093 dec:
2094         crypt_dec_pending(io);
2095 }
2096
2097 static void kcryptd_crypt_read_done(struct dm_crypt_io *io)
2098 {
2099         crypt_dec_pending(io);
2100 }
2101
2102 static void kcryptd_crypt_read_continue(struct work_struct *work)
2103 {
2104         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
2105         struct crypt_config *cc = io->cc;
2106         blk_status_t r;
2107
2108         wait_for_completion(&io->ctx.restart);
2109         reinit_completion(&io->ctx.restart);
2110
2111         r = crypt_convert(cc, &io->ctx, true, false);
2112         if (r)
2113                 io->error = r;
2114
2115         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
2116                 kcryptd_crypt_read_done(io);
2117
2118         crypt_dec_pending(io);
2119 }
2120
2121 static void kcryptd_crypt_read_convert(struct dm_crypt_io *io)
2122 {
2123         struct crypt_config *cc = io->cc;
2124         blk_status_t r;
2125
2126         crypt_inc_pending(io);
2127
2128         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, io->base_bio, io->base_bio,
2129                            io->sector);
2130
2131         r = crypt_convert(cc, &io->ctx,
2132                           test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags), true);
2133         /*
2134          * Crypto API backlogged the request, because its queue was full
2135          * and we're in softirq context, so continue from a workqueue
2136          */
2137         if (r == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
2138                 INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt_read_continue);
2139                 queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
2140                 return;
2141         }
2142         if (r)
2143                 io->error = r;
2144
2145         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
2146                 kcryptd_crypt_read_done(io);
2147
2148         crypt_dec_pending(io);
2149 }
2150
2151 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
2152                                int error)
2153 {
2154         struct dm_crypt_request *dmreq = async_req->data;
2155         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
2156         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
2157         struct crypt_config *cc = io->cc;
2158
2159         /*
2160          * A request from crypto driver backlog is going to be processed now,
2161          * finish the completion and continue in crypt_convert().
2162          * (Callback will be called for the second time for this request.)
2163          */
2164         if (error == -EINPROGRESS) {
2165                 complete(&ctx->restart);
2166                 return;
2167         }
2168
2169         if (!error && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
2170                 error = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv_of_dmreq(cc, dmreq), dmreq);
2171
2172         if (error == -EBADMSG) {
2173                 sector_t s = le64_to_cpu(*org_sector_of_dmreq(cc, dmreq));
2174
2175                 DMERR_LIMIT("%pg: INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu",
2176                             ctx->bio_in->bi_bdev, s);
2177                 dm_audit_log_bio(DM_MSG_PREFIX, "integrity-aead",
2178                                  ctx->bio_in, s, 0);
2179                 io->error = BLK_STS_PROTECTION;
2180         } else if (error < 0)
2181                 io->error = BLK_STS_IOERR;
2182
2183         crypt_free_req(cc, req_of_dmreq(cc, dmreq), io->base_bio);
2184
2185         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending))
2186                 return;
2187
2188         /*
2189          * The request is fully completed: for inline writes, let
2190          * kcryptd_crypt_write_convert() do the IO submission.
2191          */
2192         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
2193                 kcryptd_crypt_read_done(io);
2194                 return;
2195         }
2196
2197         if (kcryptd_crypt_write_inline(cc, ctx)) {
2198                 complete(&ctx->restart);
2199                 return;
2200         }
2201
2202         kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 1);
2203 }
2204
2205 static void kcryptd_crypt(struct work_struct *work)
2206 {
2207         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
2208
2209         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
2210                 kcryptd_crypt_read_convert(io);
2211         else
2212                 kcryptd_crypt_write_convert(io);
2213 }
2214
2215 static void kcryptd_crypt_tasklet(unsigned long work)
2216 {
2217         kcryptd_crypt((struct work_struct *)work);
2218 }
2219
2220 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io)
2221 {
2222         struct crypt_config *cc = io->cc;
2223
2224         if ((bio_data_dir(io->base_bio) == READ && test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags)) ||
2225             (bio_data_dir(io->base_bio) == WRITE && test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags))) {
2226                 /*
2227                  * in_hardirq(): Crypto API's skcipher_walk_first() refuses to work in hard IRQ context.
2228                  * irqs_disabled(): the kernel may run some IO completion from the idle thread, but
2229                  * it is being executed with irqs disabled.
2230                  */
2231                 if (in_hardirq() || irqs_disabled()) {
2232                         tasklet_init(&io->tasklet, kcryptd_crypt_tasklet, (unsigned long)&io->work);
2233                         tasklet_schedule(&io->tasklet);
2234                         return;
2235                 }
2236
2237                 kcryptd_crypt(&io->work);
2238                 return;
2239         }
2240
2241         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt);
2242         queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
2243 }
2244
2245 static void crypt_free_tfms_aead(struct crypt_config *cc)
2246 {
2247         if (!cc->cipher_tfm.tfms_aead)
2248                 return;
2249
2250         if (cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
2251                 crypto_free_aead(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
2252                 cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = NULL;
2253         }
2254
2255         kfree(cc->cipher_tfm.tfms_aead);
2256         cc->cipher_tfm.tfms_aead = NULL;
2257 }
2258
2259 static void crypt_free_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc)
2260 {
2261         unsigned i;
2262
2263         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2264                 return;
2265
2266         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++)
2267                 if (cc->cipher_tfm.tfms[i] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
2268                         crypto_free_skcipher(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
2269                         cc->cipher_tfm.tfms[i] = NULL;
2270                 }
2271
2272         kfree(cc->cipher_tfm.tfms);
2273         cc->cipher_tfm.tfms = NULL;
2274 }
2275
2276 static void crypt_free_tfms(struct crypt_config *cc)
2277 {
2278         if (crypt_integrity_aead(cc))
2279                 crypt_free_tfms_aead(cc);
2280         else
2281                 crypt_free_tfms_skcipher(cc);
2282 }
2283
2284 static int crypt_alloc_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2285 {
2286         unsigned i;
2287         int err;
2288
2289         cc->cipher_tfm.tfms = kcalloc(cc->tfms_count,
2290                                       sizeof(struct crypto_skcipher *),
2291                                       GFP_KERNEL);
2292         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2293                 return -ENOMEM;
2294
2295         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
2296                 cc->cipher_tfm.tfms[i] = crypto_alloc_skcipher(ciphermode, 0,
2297                                                 CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
2298                 if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
2299                         err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
2300                         crypt_free_tfms(cc);
2301                         return err;
2302                 }
2303         }
2304
2305         /*
2306          * dm-crypt performance can vary greatly depending on which crypto
2307          * algorithm implementation is used.  Help people debug performance
2308          * problems by logging the ->cra_driver_name.
2309          */
2310         DMDEBUG_LIMIT("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
2311                crypto_skcipher_alg(any_tfm(cc))->base.cra_driver_name);
2312         return 0;
2313 }
2314
2315 static int crypt_alloc_tfms_aead(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2316 {
2317         int err;
2318
2319         cc->cipher_tfm.tfms = kmalloc(sizeof(struct crypto_aead *), GFP_KERNEL);
2320         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2321                 return -ENOMEM;
2322
2323         cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = crypto_alloc_aead(ciphermode, 0,
2324                                                 CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
2325         if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
2326                 err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
2327                 crypt_free_tfms(cc);
2328                 return err;
2329         }
2330
2331         DMDEBUG_LIMIT("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
2332                crypto_aead_alg(any_tfm_aead(cc))->base.cra_driver_name);
2333         return 0;
2334 }
2335
2336 static int crypt_alloc_tfms(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2337 {
2338         if (crypt_integrity_aead(cc))
2339                 return crypt_alloc_tfms_aead(cc, ciphermode);
2340         else
2341                 return crypt_alloc_tfms_skcipher(cc, ciphermode);
2342 }
2343
2344 static unsigned crypt_subkey_size(struct crypt_config *cc)
2345 {
2346         return (cc->key_size - cc->key_extra_size) >> ilog2(cc->tfms_count);
2347 }
2348
2349 static unsigned crypt_authenckey_size(struct crypt_config *cc)
2350 {
2351         return crypt_subkey_size(cc) + RTA_SPACE(sizeof(struct crypto_authenc_key_param));
2352 }
2353
2354 /*
2355  * If AEAD is composed like authenc(hmac(sha256),xts(aes)),
2356  * the key must be for some reason in special format.
2357  * This funcion converts cc->key to this special format.
2358  */
2359 static void crypt_copy_authenckey(char *p, const void *key,
2360                                   unsigned enckeylen, unsigned authkeylen)
2361 {
2362         struct crypto_authenc_key_param *param;
2363         struct rtattr *rta;
2364
2365         rta = (struct rtattr *)p;
2366         param = RTA_DATA(rta);
2367         param->enckeylen = cpu_to_be32(enckeylen);
2368         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(*param));
2369         rta->rta_type = CRYPTO_AUTHENC_KEYA_PARAM;
2370         p += RTA_SPACE(sizeof(*param));
2371         memcpy(p, key + enckeylen, authkeylen);
2372         p += authkeylen;
2373         memcpy(p, key, enckeylen);
2374 }
2375
2376 static int crypt_setkey(struct crypt_config *cc)
2377 {
2378         unsigned subkey_size;
2379         int err = 0, i, r;
2380
2381         /* Ignore extra keys (which are used for IV etc) */
2382         subkey_size = crypt_subkey_size(cc);
2383
2384         if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
2385                 if (subkey_size < cc->key_mac_size)
2386                         return -EINVAL;
2387
2388                 crypt_copy_authenckey(cc->authenc_key, cc->key,
2389                                       subkey_size - cc->key_mac_size,
2390                                       cc->key_mac_size);
2391         }
2392
2393         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
2394                 if (crypt_integrity_hmac(cc))
2395                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
2396                                 cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
2397                 else if (crypt_integrity_aead(cc))
2398                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
2399                                                cc->key + (i * subkey_size),
2400                                                subkey_size);
2401                 else
2402                         r = crypto_skcipher_setkey(cc->cipher_tfm.tfms[i],
2403                                                    cc->key + (i * subkey_size),
2404                                                    subkey_size);
2405                 if (r)
2406                         err = r;
2407         }
2408
2409         if (crypt_integrity_hmac(cc))
2410                 memzero_explicit(cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
2411
2412         return err;
2413 }
2414
2415 #ifdef CONFIG_KEYS
2416
2417 static bool contains_whitespace(const char *str)
2418 {
2419         while (*str)
2420                 if (isspace(*str++))
2421                         return true;
2422         return false;
2423 }
2424
2425 static int set_key_user(struct crypt_config *cc, struct key *key)
2426 {
2427         const struct user_key_payload *ukp;
2428
2429         ukp = user_key_payload_locked(key);
2430         if (!ukp)
2431                 return -EKEYREVOKED;
2432
2433         if (cc->key_size != ukp->datalen)
2434                 return -EINVAL;
2435
2436         memcpy(cc->key, ukp->data, cc->key_size);
2437
2438         return 0;
2439 }
2440
2441 static int set_key_encrypted(struct crypt_config *cc, struct key *key)
2442 {
2443         const struct encrypted_key_payload *ekp;
2444
2445         ekp = key->payload.data[0];
2446         if (!ekp)
2447                 return -EKEYREVOKED;
2448
2449         if (cc->key_size != ekp->decrypted_datalen)
2450                 return -EINVAL;
2451
2452         memcpy(cc->key, ekp->decrypted_data, cc->key_size);
2453
2454         return 0;
2455 }
2456
2457 static int set_key_trusted(struct crypt_config *cc, struct key *key)
2458 {
2459         const struct trusted_key_payload *tkp;
2460
2461         tkp = key->payload.data[0];
2462         if (!tkp)
2463                 return -EKEYREVOKED;
2464
2465         if (cc->key_size != tkp->key_len)
2466                 return -EINVAL;
2467
2468         memcpy(cc->key, tkp->key, cc->key_size);
2469
2470         return 0;
2471 }
2472
2473 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2474 {
2475         char *new_key_string, *key_desc;
2476         int ret;
2477         struct key_type *type;
2478         struct key *key;
2479         int (*set_key)(struct crypt_config *cc, struct key *key);
2480
2481         /*
2482          * Reject key_string with whitespace. dm core currently lacks code for
2483          * proper whitespace escaping in arguments on DM_TABLE_STATUS path.
2484          */
2485         if (contains_whitespace(key_string)) {
2486                 DMERR("whitespace chars not allowed in key string");
2487                 return -EINVAL;
2488         }
2489
2490         /* look for next ':' separating key_type from key_description */
2491         key_desc = strchr(key_string, ':');
2492         if (!key_desc || key_desc == key_string || !strlen(key_desc + 1))
2493                 return -EINVAL;
2494
2495         if (!strncmp(key_string, "logon:", key_desc - key_string + 1)) {
2496                 type = &key_type_logon;
2497                 set_key = set_key_user;
2498         } else if (!strncmp(key_string, "user:", key_desc - key_string + 1)) {
2499                 type = &key_type_user;
2500                 set_key = set_key_user;
2501         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS) &&
2502                    !strncmp(key_string, "encrypted:", key_desc - key_string + 1)) {
2503                 type = &key_type_encrypted;
2504                 set_key = set_key_encrypted;
2505         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRUSTED_KEYS) &&
2506                    !strncmp(key_string, "trusted:", key_desc - key_string + 1)) {
2507                 type = &key_type_trusted;
2508                 set_key = set_key_trusted;
2509         } else {
2510                 return -EINVAL;
2511         }
2512
2513         new_key_string = kstrdup(key_string, GFP_KERNEL);
2514         if (!new_key_string)
2515                 return -ENOMEM;
2516
2517         key = request_key(type, key_desc + 1, NULL);
2518         if (IS_ERR(key)) {
2519                 kfree_sensitive(new_key_string);
2520                 return PTR_ERR(key);
2521         }
2522
2523         down_read(&key->sem);
2524
2525         ret = set_key(cc, key);
2526         if (ret < 0) {
2527                 up_read(&key->sem);
2528                 key_put(key);
2529                 kfree_sensitive(new_key_string);
2530                 return ret;
2531         }
2532
2533         up_read(&key->sem);
2534         key_put(key);
2535
2536         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2537         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2538
2539         ret = crypt_setkey(cc);
2540
2541         if (!ret) {
2542                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2543                 kfree_sensitive(cc->key_string);
2544                 cc->key_string = new_key_string;
2545         } else
2546                 kfree_sensitive(new_key_string);
2547
2548         return ret;
2549 }
2550
2551 static int get_key_size(char **key_string)
2552 {
2553         char *colon, dummy;
2554         int ret;
2555
2556         if (*key_string[0] != ':')
2557                 return strlen(*key_string) >> 1;
2558
2559         /* look for next ':' in key string */
2560         colon = strpbrk(*key_string + 1, ":");
2561         if (!colon)
2562                 return -EINVAL;
2563
2564         if (sscanf(*key_string + 1, "%u%c", &ret, &dummy) != 2 || dummy != ':')
2565                 return -EINVAL;
2566
2567         *key_string = colon;
2568
2569         /* remaining key string should be :<logon|user>:<key_desc> */
2570
2571         return ret;
2572 }
2573
2574 #else
2575
2576 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2577 {
2578         return -EINVAL;
2579 }
2580
2581 static int get_key_size(char **key_string)
2582 {
2583         return (*key_string[0] == ':') ? -EINVAL : (int)(strlen(*key_string) >> 1);
2584 }
2585
2586 #endif /* CONFIG_KEYS */
2587
2588 static int crypt_set_key(struct crypt_config *cc, char *key)
2589 {
2590         int r = -EINVAL;
2591         int key_string_len = strlen(key);
2592
2593         /* Hyphen (which gives a key_size of zero) means there is no key. */
2594         if (!cc->key_size && strcmp(key, "-"))
2595                 goto out;
2596
2597         /* ':' means the key is in kernel keyring, short-circuit normal key processing */
2598         if (key[0] == ':') {
2599                 r = crypt_set_keyring_key(cc, key + 1);
2600                 goto out;
2601         }
2602
2603         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2604         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2605
2606         /* wipe references to any kernel keyring key */
2607         kfree_sensitive(cc->key_string);
2608         cc->key_string = NULL;
2609
2610         /* Decode key from its hex representation. */
2611         if (cc->key_size && hex2bin(cc->key, key, cc->key_size) < 0)
2612                 goto out;
2613
2614         r = crypt_setkey(cc);
2615         if (!r)
2616                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2617
2618 out:
2619         /* Hex key string not needed after here, so wipe it. */
2620         memset(key, '0', key_string_len);
2621
2622         return r;
2623 }
2624
2625 static int crypt_wipe_key(struct crypt_config *cc)
2626 {
2627         int r;
2628
2629         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2630         get_random_bytes(&cc->key, cc->key_size);
2631
2632         /* Wipe IV private keys */
2633         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->wipe) {
2634                 r = cc->iv_gen_ops->wipe(cc);
2635                 if (r)
2636                         return r;
2637         }
2638
2639         kfree_sensitive(cc->key_string);
2640         cc->key_string = NULL;
2641         r = crypt_setkey(cc);
2642         memset(&cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2643
2644         return r;
2645 }
2646
2647 static void crypt_calculate_pages_per_client(void)
2648 {
2649         unsigned long pages = (totalram_pages() - totalhigh_pages()) * DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT / 100;
2650
2651         if (!dm_crypt_clients_n)
2652                 return;
2653
2654         pages /= dm_crypt_clients_n;
2655         if (pages < DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT)
2656                 pages = DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT;
2657         dm_crypt_pages_per_client = pages;
2658 }
2659
2660 static void *crypt_page_alloc(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
2661 {
2662         struct crypt_config *cc = pool_data;
2663         struct page *page;
2664
2665         /*
2666          * Note, percpu_counter_read_positive() may over (and under) estimate
2667          * the current usage by at most (batch - 1) * num_online_cpus() pages,
2668          * but avoids potential spinlock contention of an exact result.
2669          */
2670         if (unlikely(percpu_counter_read_positive(&cc->n_allocated_pages) >= dm_crypt_pages_per_client) &&
2671             likely(gfp_mask & __GFP_NORETRY))
2672                 return NULL;
2673
2674         page = alloc_page(gfp_mask);
2675         if (likely(page != NULL))
2676                 percpu_counter_add(&cc->n_allocated_pages, 1);
2677
2678         return page;
2679 }
2680
2681 static void crypt_page_free(void *page, void *pool_data)
2682 {
2683         struct crypt_config *cc = pool_data;
2684
2685         __free_page(page);
2686         percpu_counter_sub(&cc->n_allocated_pages, 1);
2687 }
2688
2689 static void crypt_dtr(struct dm_target *ti)
2690 {
2691         struct crypt_config *cc = ti->private;
2692
2693         ti->private = NULL;
2694
2695         if (!cc)
2696                 return;
2697
2698         if (cc->write_thread)
2699                 kthread_stop(cc->write_thread);
2700
2701         if (cc->io_queue)
2702                 destroy_workqueue(cc->io_queue);
2703         if (cc->crypt_queue)
2704                 destroy_workqueue(cc->crypt_queue);
2705
2706         crypt_free_tfms(cc);
2707
2708         bioset_exit(&cc->bs);
2709
2710         mempool_exit(&cc->page_pool);
2711         mempool_exit(&cc->req_pool);
2712         mempool_exit(&cc->tag_pool);
2713
2714         WARN_ON(percpu_counter_sum(&cc->n_allocated_pages) != 0);
2715         percpu_counter_destroy(&cc->n_allocated_pages);
2716
2717         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
2718                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
2719
2720         if (cc->dev)
2721                 dm_put_device(ti, cc->dev);
2722
2723         kfree_sensitive(cc->cipher_string);
2724         kfree_sensitive(cc->key_string);
2725         kfree_sensitive(cc->cipher_auth);
2726         kfree_sensitive(cc->authenc_key);
2727
2728         mutex_destroy(&cc->bio_alloc_lock);
2729
2730         /* Must zero key material before freeing */
2731         kfree_sensitive(cc);
2732
2733         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
2734         WARN_ON(!dm_crypt_clients_n);
2735         dm_crypt_clients_n--;
2736         crypt_calculate_pages_per_client();
2737         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
2738
2739         dm_audit_log_dtr(DM_MSG_PREFIX, ti, 1);
2740 }
2741
2742 static int crypt_ctr_ivmode(struct dm_target *ti, const char *ivmode)
2743 {
2744         struct crypt_config *cc = ti->private;
2745
2746         if (crypt_integrity_aead(cc))
2747                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2748         else
2749                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2750
2751         if (cc->iv_size)
2752                 /* at least a 64 bit sector number should fit in our buffer */
2753                 cc->iv_size = max(cc->iv_size,
2754                                   (unsigned int)(sizeof(u64) / sizeof(u8)));
2755         else if (ivmode) {
2756                 DMWARN("Selected cipher does not support IVs");
2757                 ivmode = NULL;
2758         }
2759
2760         /* Choose ivmode, see comments at iv code. */
2761         if (ivmode == NULL)
2762                 cc->iv_gen_ops = NULL;
2763         else if (strcmp(ivmode, "plain") == 0)
2764                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain_ops;
2765         else if (strcmp(ivmode, "plain64") == 0)
2766                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64_ops;
2767         else if (strcmp(ivmode, "plain64be") == 0)
2768                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64be_ops;
2769         else if (strcmp(ivmode, "essiv") == 0)
2770                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_essiv_ops;
2771         else if (strcmp(ivmode, "benbi") == 0)
2772                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_benbi_ops;
2773         else if (strcmp(ivmode, "null") == 0)
2774                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_null_ops;
2775         else if (strcmp(ivmode, "eboiv") == 0)
2776                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_eboiv_ops;
2777         else if (strcmp(ivmode, "elephant") == 0) {
2778                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_elephant_ops;
2779                 cc->key_parts = 2;
2780                 cc->key_extra_size = cc->key_size / 2;
2781                 if (cc->key_extra_size > ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE)
2782                         return -EINVAL;
2783                 set_bit(CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS, &cc->cipher_flags);
2784         } else if (strcmp(ivmode, "lmk") == 0) {
2785                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_lmk_ops;
2786                 /*
2787                  * Version 2 and 3 is recognised according
2788                  * to length of provided multi-key string.
2789                  * If present (version 3), last key is used as IV seed.
2790                  * All keys (including IV seed) are always the same size.
2791                  */
2792                 if (cc->key_size % cc->key_parts) {
2793                         cc->key_parts++;
2794                         cc->key_extra_size = cc->key_size / cc->key_parts;
2795                 }
2796         } else if (strcmp(ivmode, "tcw") == 0) {
2797                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_tcw_ops;
2798                 cc->key_parts += 2; /* IV + whitening */
2799                 cc->key_extra_size = cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE;
2800         } else if (strcmp(ivmode, "random") == 0) {
2801                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_random_ops;
2802                 /* Need storage space in integrity fields. */
2803                 cc->integrity_iv_size = cc->iv_size;
2804         } else {
2805                 ti->error = "Invalid IV mode";
2806                 return -EINVAL;
2807         }
2808
2809         return 0;
2810 }
2811
2812 /*
2813  * Workaround to parse HMAC algorithm from AEAD crypto API spec.
2814  * The HMAC is needed to calculate tag size (HMAC digest size).
2815  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2816  */
2817 static int crypt_ctr_auth_cipher(struct crypt_config *cc, char *cipher_api)
2818 {
2819         char *start, *end, *mac_alg = NULL;
2820         struct crypto_ahash *mac;
2821
2822         if (!strstarts(cipher_api, "authenc("))
2823                 return 0;
2824
2825         start = strchr(cipher_api, '(');
2826         end = strchr(cipher_api, ',');
2827         if (!start || !end || ++start > end)
2828                 return -EINVAL;
2829
2830         mac_alg = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2831         if (!mac_alg)
2832                 return -ENOMEM;
2833         strncpy(mac_alg, start, end - start);
2834
2835         mac = crypto_alloc_ahash(mac_alg, 0, CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
2836         kfree(mac_alg);
2837
2838         if (IS_ERR(mac))
2839                 return PTR_ERR(mac);
2840
2841         cc->key_mac_size = crypto_ahash_digestsize(mac);
2842         crypto_free_ahash(mac);
2843
2844         cc->authenc_key = kmalloc(crypt_authenckey_size(cc), GFP_KERNEL);
2845         if (!cc->authenc_key)
2846                 return -ENOMEM;
2847
2848         return 0;
2849 }
2850
2851 static int crypt_ctr_cipher_new(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2852                                 char **ivmode, char **ivopts)
2853 {
2854         struct crypt_config *cc = ti->private;
2855         char *tmp, *cipher_api, buf[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
2856         int ret = -EINVAL;
2857
2858         cc->tfms_count = 1;
2859
2860         /*
2861          * New format (capi: prefix)
2862          * capi:cipher_api_spec-iv:ivopts
2863          */
2864         tmp = &cipher_in[strlen("capi:")];
2865
2866         /* Separate IV options if present, it can contain another '-' in hash name */
2867         *ivopts = strrchr(tmp, ':');
2868         if (*ivopts) {
2869                 **ivopts = '\0';
2870                 (*ivopts)++;
2871         }
2872         /* Parse IV mode */
2873         *ivmode = strrchr(tmp, '-');
2874         if (*ivmode) {
2875                 **ivmode = '\0';
2876                 (*ivmode)++;
2877         }
2878         /* The rest is crypto API spec */
2879         cipher_api = tmp;
2880
2881         /* Alloc AEAD, can be used only in new format. */
2882         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2883                 ret = crypt_ctr_auth_cipher(cc, cipher_api);
2884                 if (ret < 0) {
2885                         ti->error = "Invalid AEAD cipher spec";
2886                         return -ENOMEM;
2887                 }
2888         }
2889
2890         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "lmk"))
2891                 cc->tfms_count = 64;
2892
2893         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "essiv")) {
2894                 if (!*ivopts) {
2895                         ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
2896                         return -EINVAL;
2897                 }
2898                 ret = snprintf(buf, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "essiv(%s,%s)",
2899                                cipher_api, *ivopts);
2900                 if (ret < 0 || ret >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME) {
2901                         ti->error = "Cannot allocate cipher string";
2902                         return -ENOMEM;
2903                 }
2904                 cipher_api = buf;
2905         }
2906
2907         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2908
2909         /* Allocate cipher */
2910         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2911         if (ret < 0) {
2912                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2913                 return ret;
2914         }
2915
2916         if (crypt_integrity_aead(cc))
2917                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2918         else
2919                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2920
2921         return 0;
2922 }
2923
2924 static int crypt_ctr_cipher_old(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2925                                 char **ivmode, char **ivopts)
2926 {
2927         struct crypt_config *cc = ti->private;
2928         char *tmp, *cipher, *chainmode, *keycount;
2929         char *cipher_api = NULL;
2930         int ret = -EINVAL;
2931         char dummy;
2932
2933         if (strchr(cipher_in, '(') || crypt_integrity_aead(cc)) {
2934                 ti->error = "Bad cipher specification";
2935                 return -EINVAL;
2936         }
2937
2938         /*
2939          * Legacy dm-crypt cipher specification
2940          * cipher[:keycount]-mode-iv:ivopts
2941          */
2942         tmp = cipher_in;
2943         keycount = strsep(&tmp, "-");
2944         cipher = strsep(&keycount, ":");
2945
2946         if (!keycount)
2947                 cc->tfms_count = 1;
2948         else if (sscanf(keycount, "%u%c", &cc->tfms_count, &dummy) != 1 ||
2949                  !is_power_of_2(cc->tfms_count)) {
2950                 ti->error = "Bad cipher key count specification";
2951                 return -EINVAL;
2952         }
2953         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2954
2955         chainmode = strsep(&tmp, "-");
2956         *ivmode = strsep(&tmp, ":");
2957         *ivopts = tmp;
2958
2959         /*
2960          * For compatibility with the original dm-crypt mapping format, if
2961          * only the cipher name is supplied, use cbc-plain.
2962          */
2963         if (!chainmode || (!strcmp(chainmode, "plain") && !*ivmode)) {
2964                 chainmode = "cbc";
2965                 *ivmode = "plain";
2966         }
2967
2968         if (strcmp(chainmode, "ecb") && !*ivmode) {
2969                 ti->error = "IV mechanism required";
2970                 return -EINVAL;
2971         }
2972
2973         cipher_api = kmalloc(CRYPTO_MAX_ALG_NAME, GFP_KERNEL);
2974         if (!cipher_api)
2975                 goto bad_mem;
2976
2977         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "essiv")) {
2978                 if (!*ivopts) {
2979                         ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
2980                         kfree(cipher_api);
2981                         return -EINVAL;
2982                 }
2983                 ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2984                                "essiv(%s(%s),%s)", chainmode, cipher, *ivopts);
2985         } else {
2986                 ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2987                                "%s(%s)", chainmode, cipher);
2988         }
2989         if (ret < 0 || ret >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME) {
2990                 kfree(cipher_api);
2991                 goto bad_mem;
2992         }
2993
2994         /* Allocate cipher */
2995         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2996         if (ret < 0) {
2997                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2998                 kfree(cipher_api);
2999                 return ret;
3000         }
3001         kfree(cipher_api);
3002
3003         return 0;
3004 bad_mem:
3005         ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
3006         return -ENOMEM;
3007 }
3008
3009 static int crypt_ctr_cipher(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key)
3010 {
3011         struct crypt_config *cc = ti->private;
3012         char *ivmode = NULL, *ivopts = NULL;
3013         int ret;
3014
3015         cc->cipher_string = kstrdup(cipher_in, GFP_KERNEL);
3016         if (!cc->cipher_string) {
3017                 ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
3018                 return -ENOMEM;
3019         }
3020
3021         if (strstarts(cipher_in, "capi:"))
3022                 ret = crypt_ctr_cipher_new(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
3023         else
3024                 ret = crypt_ctr_cipher_old(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
3025         if (ret)
3026                 return ret;
3027
3028         /* Initialize IV */
3029         ret = crypt_ctr_ivmode(ti, ivmode);
3030         if (ret < 0)
3031                 return ret;
3032
3033         /* Initialize and set key */
3034         ret = crypt_set_key(cc, key);
3035         if (ret < 0) {
3036                 ti->error = "Error decoding and setting key";
3037                 return ret;
3038         }
3039
3040         /* Allocate IV */
3041         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->ctr) {
3042                 ret = cc->iv_gen_ops->ctr(cc, ti, ivopts);
3043                 if (ret < 0) {
3044                         ti->error = "Error creating IV";
3045                         return ret;
3046                 }
3047         }
3048
3049         /* Initialize IV (set keys for ESSIV etc) */
3050         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init) {
3051                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
3052                 if (ret < 0) {
3053                         ti->error = "Error initialising IV";
3054                         return ret;
3055                 }
3056         }
3057
3058         /* wipe the kernel key payload copy */
3059         if (cc->key_string)
3060                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
3061
3062         return ret;
3063 }
3064
3065 static int crypt_ctr_optional(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
3066 {
3067         struct crypt_config *cc = ti->private;
3068         struct dm_arg_set as;
3069         static const struct dm_arg _args[] = {
3070                 {0, 8, "Invalid number of feature args"},
3071         };
3072         unsigned int opt_params, val;
3073         const char *opt_string, *sval;
3074         char dummy;
3075         int ret;
3076
3077         /* Optional parameters */
3078         as.argc = argc;
3079         as.argv = argv;
3080
3081         ret = dm_read_arg_group(_args, &as, &opt_params, &ti->error);
3082         if (ret)
3083                 return ret;
3084
3085         while (opt_params--) {
3086                 opt_string = dm_shift_arg(&as);
3087                 if (!opt_string) {
3088                         ti->error = "Not enough feature arguments";
3089                         return -EINVAL;
3090                 }
3091
3092                 if (!strcasecmp(opt_string, "allow_discards"))
3093                         ti->num_discard_bios = 1;
3094
3095                 else if (!strcasecmp(opt_string, "same_cpu_crypt"))
3096                         set_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
3097
3098                 else if (!strcasecmp(opt_string, "submit_from_crypt_cpus"))
3099                         set_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
3100                 else if (!strcasecmp(opt_string, "no_read_workqueue"))
3101                         set_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags);
3102                 else if (!strcasecmp(opt_string, "no_write_workqueue"))
3103                         set_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags);
3104                 else if (sscanf(opt_string, "integrity:%u:", &val) == 1) {
3105                         if (val == 0 || val > MAX_TAG_SIZE) {
3106                                 ti->error = "Invalid integrity arguments";
3107                                 return -EINVAL;
3108                         }
3109                         cc->on_disk_tag_size = val;
3110                         sval = strchr(opt_string + strlen("integrity:"), ':') + 1;
3111                         if (!strcasecmp(sval, "aead")) {
3112                                 set_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
3113                         } else  if (strcasecmp(sval, "none")) {
3114                                 ti->error = "Unknown integrity profile";
3115                                 return -EINVAL;
3116                         }
3117
3118                         cc->cipher_auth = kstrdup(sval, GFP_KERNEL);
3119                         if (!cc->cipher_auth)
3120                                 return -ENOMEM;
3121                 } else if (sscanf(opt_string, "sector_size:%hu%c", &cc->sector_size, &dummy) == 1) {
3122                         if (cc->sector_size < (1 << SECTOR_SHIFT) ||
3123                             cc->sector_size > 4096 ||
3124                             (cc->sector_size & (cc->sector_size - 1))) {
3125                                 ti->error = "Invalid feature value for sector_size";
3126                                 return -EINVAL;
3127                         }
3128                         if (ti->len & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) {
3129                                 ti->error = "Device size is not multiple of sector_size feature";
3130                                 return -EINVAL;
3131                         }
3132                         cc->sector_shift = __ffs(cc->sector_size) - SECTOR_SHIFT;
3133                 } else if (!strcasecmp(opt_string, "iv_large_sectors"))
3134                         set_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
3135                 else {
3136                         ti->error = "Invalid feature arguments";
3137                         return -EINVAL;
3138                 }
3139         }
3140
3141         return 0;
3142 }
3143
3144 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
3145 static int crypt_report_zones(struct dm_target *ti,
3146                 struct dm_report_zones_args *args, unsigned int nr_zones)
3147 {
3148         struct crypt_config *cc = ti->private;
3149
3150         return dm_report_zones(cc->dev->bdev, cc->start,
3151                         cc->start + dm_target_offset(ti, args->next_sector),
3152                         args, nr_zones);
3153 }
3154 #else
3155 #define crypt_report_zones NULL
3156 #endif
3157
3158 /*
3159  * Construct an encryption mapping:
3160  * <cipher> [<key>|:<key_size>:<user|logon>:<key_description>] <iv_offset> <dev_path> <start>
3161  */
3162 static int crypt_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
3163 {
3164         struct crypt_config *cc;
3165         const char *devname = dm_table_device_name(ti->table);
3166         int key_size;
3167         unsigned int align_mask;
3168         unsigned long long tmpll;
3169         int ret;
3170         size_t iv_size_padding, additional_req_size;
3171         char dummy;
3172
3173         if (argc < 5) {
3174                 ti->error = "Not enough arguments";
3175                 return -EINVAL;
3176         }
3177
3178         key_size = get_key_size(&argv[1]);
3179         if (key_size < 0) {
3180                 ti->error = "Cannot parse key size";
3181                 return -EINVAL;
3182         }
3183
3184         cc = kzalloc(struct_size(cc, key, key_size), GFP_KERNEL);
3185         if (!cc) {
3186                 ti->error = "Cannot allocate encryption context";
3187                 return -ENOMEM;
3188         }
3189         cc->key_size = key_size;
3190         cc->sector_size = (1 << SECTOR_SHIFT);
3191         cc->sector_shift = 0;
3192
3193         ti->private = cc;
3194
3195         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
3196         dm_crypt_clients_n++;
3197         crypt_calculate_pages_per_client();
3198         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
3199
3200         ret = percpu_counter_init(&cc->n_allocated_pages, 0, GFP_KERNEL);
3201         if (ret < 0)
3202                 goto bad;
3203
3204         /* Optional parameters need to be read before cipher constructor */
3205         if (argc > 5) {
3206                 ret = crypt_ctr_optional(ti, argc - 5, &argv[5]);
3207                 if (ret)
3208                         goto bad;
3209         }
3210
3211         ret = crypt_ctr_cipher(ti, argv[0], argv[1]);
3212         if (ret < 0)
3213                 goto bad;
3214
3215         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
3216                 cc->dmreq_start = sizeof(struct aead_request);
3217                 cc->dmreq_start += crypto_aead_reqsize(any_tfm_aead(cc));
3218                 align_mask = crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc));
3219         } else {
3220                 cc->dmreq_start = sizeof(struct skcipher_request);
3221                 cc->dmreq_start += crypto_skcipher_reqsize(any_tfm(cc));
3222                 align_mask = crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc));
3223         }
3224         cc->dmreq_start = ALIGN(cc->dmreq_start, __alignof__(struct dm_crypt_request));
3225
3226         if (align_mask < CRYPTO_MINALIGN) {
3227                 /* Allocate the padding exactly */
3228                 iv_size_padding = -(cc->dmreq_start + sizeof(struct dm_crypt_request))
3229                                 & align_mask;
3230         } else {
3231                 /*
3232                  * If the cipher requires greater alignment than kmalloc
3233                  * alignment, we don't know the exact position of the
3234                  * initialization vector. We must assume worst case.
3235                  */
3236                 iv_size_padding = align_mask;
3237         }
3238
3239         /*  ...| IV + padding | original IV | original sec. number | bio tag offset | */
3240         additional_req_size = sizeof(struct dm_crypt_request) +
3241                 iv_size_padding + cc->iv_size +
3242                 cc->iv_size +
3243                 sizeof(uint64_t) +
3244                 sizeof(unsigned int);
3245
3246         ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->req_pool, MIN_IOS, cc->dmreq_start + additional_req_size);
3247         if (ret) {
3248                 ti->error = "Cannot allocate crypt request mempool";
3249                 goto bad;
3250         }
3251
3252         cc->per_bio_data_size = ti->per_io_data_size =
3253                 ALIGN(sizeof(struct dm_crypt_io) + cc->dmreq_start + additional_req_size,
3254                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN);
3255
3256         ret = mempool_init(&cc->page_pool, BIO_MAX_VECS, crypt_page_alloc, crypt_page_free, cc);
3257         if (ret) {
3258                 ti->error = "Cannot allocate page mempool";
3259                 goto bad;
3260         }
3261
3262         ret = bioset_init(&cc->bs, MIN_IOS, 0, BIOSET_NEED_BVECS);
3263         if (ret) {
3264                 ti->error = "Cannot allocate crypt bioset";
3265                 goto bad;
3266         }
3267
3268         mutex_init(&cc->bio_alloc_lock);
3269
3270         ret = -EINVAL;
3271         if ((sscanf(argv[2], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) ||
3272             (tmpll & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1))) {
3273                 ti->error = "Invalid iv_offset sector";
3274                 goto bad;
3275         }
3276         cc->iv_offset = tmpll;
3277
3278         ret = dm_get_device(ti, argv[3], dm_table_get_mode(ti->table), &cc->dev);
3279         if (ret) {
3280                 ti->error = "Device lookup failed";
3281                 goto bad;
3282         }
3283
3284         ret = -EINVAL;
3285         if (sscanf(argv[4], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1 || tmpll != (sector_t)tmpll) {
3286                 ti->error = "Invalid device sector";
3287                 goto bad;
3288         }
3289         cc->start = tmpll;
3290
3291         if (bdev_is_zoned(cc->dev->bdev)) {
3292                 /*
3293                  * For zoned block devices, we need to preserve the issuer write
3294                  * ordering. To do so, disable write workqueues and force inline
3295                  * encryption completion.
3296                  */
3297                 set_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags);
3298                 set_bit(DM_CRYPT_WRITE_INLINE, &cc->flags);
3299
3300                 /*
3301                  * All zone append writes to a zone of a zoned block device will
3302                  * have the same BIO sector, the start of the zone. When the
3303                  * cypher IV mode uses sector values, all data targeting a
3304                  * zone will be encrypted using the first sector numbers of the
3305                  * zone. This will not result in write errors but will
3306                  * cause most reads to fail as reads will use the sector values
3307                  * for the actual data locations, resulting in IV mismatch.
3308                  * To avoid this problem, ask DM core to emulate zone append
3309                  * operations with regular writes.
3310                  */
3311                 DMDEBUG("Zone append operations will be emulated");
3312                 ti->emulate_zone_append = true;
3313         }
3314
3315         if (crypt_integrity_aead(cc) || cc->integrity_iv_size) {
3316                 ret = crypt_integrity_ctr(cc, ti);
3317                 if (ret)
3318                         goto bad;
3319
3320                 cc->tag_pool_max_sectors = POOL_ENTRY_SIZE / cc->on_disk_tag_size;
3321                 if (!cc->tag_pool_max_sectors)
3322                         cc->tag_pool_max_sectors = 1;
3323
3324                 ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->tag_pool, MIN_IOS,
3325                         cc->tag_pool_max_sectors * cc->on_disk_tag_size);
3326                 if (ret) {
3327                         ti->error = "Cannot allocate integrity tags mempool";
3328                         goto bad;
3329                 }
3330
3331                 cc->tag_pool_max_sectors <<= cc->sector_shift;
3332         }
3333
3334         ret = -ENOMEM;
3335         cc->io_queue = alloc_workqueue("kcryptd_io/%s", WQ_MEM_RECLAIM, 1, devname);
3336         if (!cc->io_queue) {
3337                 ti->error = "Couldn't create kcryptd io queue";
3338                 goto bad;
3339         }
3340
3341         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
3342                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd/%s", WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM,
3343                                                   1, devname);
3344         else
3345                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd/%s",
3346                                                   WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND,
3347                                                   num_online_cpus(), devname);
3348         if (!cc->crypt_queue) {
3349                 ti->error = "Couldn't create kcryptd queue";
3350                 goto bad;
3351         }
3352
3353         spin_lock_init(&cc->write_thread_lock);
3354         cc->write_tree = RB_ROOT;
3355
3356         cc->write_thread = kthread_run(dmcrypt_write, cc, "dmcrypt_write/%s", devname);
3357         if (IS_ERR(cc->write_thread)) {
3358                 ret = PTR_ERR(cc->write_thread);
3359                 cc->write_thread = NULL;
3360                 ti->error = "Couldn't spawn write thread";
3361                 goto bad;
3362         }
3363
3364         ti->num_flush_bios = 1;
3365         ti->limit_swap_bios = true;
3366         ti->accounts_remapped_io = true;
3367
3368         dm_audit_log_ctr(DM_MSG_PREFIX, ti, 1);
3369         return 0;
3370
3371 bad:
3372         dm_audit_log_ctr(DM_MSG_PREFIX, ti, 0);
3373         crypt_dtr(ti);
3374         return ret;
3375 }
3376
3377 static int crypt_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio)
3378 {
3379         struct dm_crypt_io *io;
3380         struct crypt_config *cc = ti->private;
3381
3382         /*
3383          * If bio is REQ_PREFLUSH or REQ_OP_DISCARD, just bypass crypt queues.
3384          * - for REQ_PREFLUSH device-mapper core ensures that no IO is in-flight
3385          * - for REQ_OP_DISCARD caller must use flush if IO ordering matters
3386          */
3387         if (unlikely(bio->bi_opf & REQ_PREFLUSH ||
3388             bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD)) {
3389                 bio_set_dev(bio, cc->dev->bdev);
3390                 if (bio_sectors(bio))
3391                         bio->bi_iter.bi_sector = cc->start +
3392                                 dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector);
3393                 return DM_MAPIO_REMAPPED;
3394         }
3395
3396         /*
3397          * Check if bio is too large, split as needed.
3398          */
3399         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size > (BIO_MAX_VECS << PAGE_SHIFT)) &&
3400             (bio_data_dir(bio) == WRITE || cc->on_disk_tag_size))
3401                 dm_accept_partial_bio(bio, ((BIO_MAX_VECS << PAGE_SHIFT) >> SECTOR_SHIFT));
3402
3403         /*
3404          * Ensure that bio is a multiple of internal sector encryption size
3405          * and is aligned to this size as defined in IO hints.
3406          */
3407         if (unlikely((bio->bi_iter.bi_sector & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) != 0))
3408                 return DM_MAPIO_KILL;
3409
3410         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size & (cc->sector_size - 1)))
3411                 return DM_MAPIO_KILL;
3412
3413         io = dm_per_bio_data(bio, cc->per_bio_data_size);
3414         crypt_io_init(io, cc, bio, dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector));
3415
3416         if (cc->on_disk_tag_size) {
3417                 unsigned tag_len = cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> cc->sector_shift);
3418
3419                 if (unlikely(tag_len > KMALLOC_MAX_SIZE) ||
3420                     unlikely(!(io->integrity_metadata = kmalloc(tag_len,
3421                                 GFP_NOIO | __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN)))) {
3422                         if (bio_sectors(bio) > cc->tag_pool_max_sectors)
3423                                 dm_accept_partial_bio(bio, cc->tag_pool_max_sectors);
3424                         io->integrity_metadata = mempool_alloc(&cc->tag_pool, GFP_NOIO);
3425                         io->integrity_metadata_from_pool = true;
3426                 }
3427         }
3428
3429         if (crypt_integrity_aead(cc))
3430                 io->ctx.r.req_aead = (struct aead_request *)(io + 1);
3431         else
3432                 io->ctx.r.req = (struct skcipher_request *)(io + 1);
3433
3434         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
3435                 if (kcryptd_io_read(io, CRYPT_MAP_READ_GFP))
3436                         kcryptd_queue_read(io);
3437         } else
3438                 kcryptd_queue_crypt(io);
3439
3440         return DM_MAPIO_SUBMITTED;
3441 }
3442
3443 static char hex2asc(unsigned char c)
3444 {
3445         return c + '0' + ((unsigned)(9 - c) >> 4 & 0x27);
3446 }
3447
3448 static void crypt_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
3449                          unsigned status_flags, char *result, unsigned maxlen)
3450 {
3451         struct crypt_config *cc = ti->private;
3452         unsigned i, sz = 0;
3453         int num_feature_args = 0;
3454
3455         switch (type) {
3456         case STATUSTYPE_INFO:
3457                 result[0] = '\0';
3458                 break;
3459
3460         case STATUSTYPE_TABLE:
3461                 DMEMIT("%s ", cc->cipher_string);
3462
3463                 if (cc->key_size > 0) {
3464                         if (cc->key_string)
3465                                 DMEMIT(":%u:%s", cc->key_size, cc->key_string);
3466                         else {
3467                                 for (i = 0; i < cc->key_size; i++) {
3468                                         DMEMIT("%c%c", hex2asc(cc->key[i] >> 4),
3469                                                hex2asc(cc->key[i] & 0xf));
3470                                 }
3471                         }
3472                 } else
3473                         DMEMIT("-");
3474
3475                 DMEMIT(" %llu %s %llu", (unsigned long long)cc->iv_offset,
3476                                 cc->dev->name, (unsigned long long)cc->start);
3477
3478                 num_feature_args += !!ti->num_discard_bios;
3479                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
3480                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
3481                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags);
3482                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags);
3483                 num_feature_args += cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT);
3484                 num_feature_args += test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
3485                 if (cc->on_disk_tag_size)
3486                         num_feature_args++;
3487                 if (num_feature_args) {
3488                         DMEMIT(" %d", num_feature_args);
3489                         if (ti->num_discard_bios)
3490                                 DMEMIT(" allow_discards");
3491                         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
3492                                 DMEMIT(" same_cpu_crypt");
3493                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags))
3494                                 DMEMIT(" submit_from_crypt_cpus");
3495                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags))
3496                                 DMEMIT(" no_read_workqueue");
3497                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags))
3498                                 DMEMIT(" no_write_workqueue");
3499                         if (cc->on_disk_tag_size)
3500                                 DMEMIT(" integrity:%u:%s", cc->on_disk_tag_size, cc->cipher_auth);
3501                         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT))
3502                                 DMEMIT(" sector_size:%d", cc->sector_size);
3503                         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
3504                                 DMEMIT(" iv_large_sectors");
3505                 }
3506                 break;
3507
3508         case STATUSTYPE_IMA:
3509                 DMEMIT_TARGET_NAME_VERSION(ti->type);
3510                 DMEMIT(",allow_discards=%c", ti->num_discard_bios ? 'y' : 'n');
3511                 DMEMIT(",same_cpu_crypt=%c", test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags) ? 'y' : 'n');
3512                 DMEMIT(",submit_from_crypt_cpus=%c", test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags) ?
3513                        'y' : 'n');
3514                 DMEMIT(",no_read_workqueue=%c", test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags) ?
3515                        'y' : 'n');
3516                 DMEMIT(",no_write_workqueue=%c", test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags) ?
3517                        'y' : 'n');
3518                 DMEMIT(",iv_large_sectors=%c", test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags) ?
3519                        'y' : 'n');
3520
3521                 if (cc->on_disk_tag_size)
3522                         DMEMIT(",integrity_tag_size=%u,cipher_auth=%s",
3523                                cc->on_disk_tag_size, cc->cipher_auth);
3524                 if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT))
3525                         DMEMIT(",sector_size=%d", cc->sector_size);
3526                 if (cc->cipher_string)
3527                         DMEMIT(",cipher_string=%s", cc->cipher_string);
3528
3529                 DMEMIT(",key_size=%u", cc->key_size);
3530                 DMEMIT(",key_parts=%u", cc->key_parts);
3531                 DMEMIT(",key_extra_size=%u", cc->key_extra_size);
3532                 DMEMIT(",key_mac_size=%u", cc->key_mac_size);
3533                 DMEMIT(";");
3534                 break;
3535         }
3536 }
3537
3538 static void crypt_postsuspend(struct dm_target *ti)
3539 {
3540         struct crypt_config *cc = ti->private;
3541
3542         set_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
3543 }
3544
3545 static int crypt_preresume(struct dm_target *ti)
3546 {
3547         struct crypt_config *cc = ti->private;
3548
3549         if (!test_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags)) {
3550                 DMERR("aborting resume - crypt key is not set.");
3551                 return -EAGAIN;
3552         }
3553
3554         return 0;
3555 }
3556
3557 static void crypt_resume(struct dm_target *ti)
3558 {
3559         struct crypt_config *cc = ti->private;
3560
3561         clear_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
3562 }
3563
3564 /* Message interface
3565  *      key set <key>
3566  *      key wipe
3567  */
3568 static int crypt_message(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv,
3569                          char *result, unsigned maxlen)
3570 {
3571         struct crypt_config *cc = ti->private;
3572         int key_size, ret = -EINVAL;
3573
3574         if (argc < 2)
3575                 goto error;
3576
3577         if (!strcasecmp(argv[0], "key")) {
3578                 if (!test_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags)) {
3579                         DMWARN("not suspended during key manipulation.");
3580                         return -EINVAL;
3581                 }
3582                 if (argc == 3 && !strcasecmp(argv[1], "set")) {
3583                         /* The key size may not be changed. */
3584                         key_size = get_key_size(&argv[2]);
3585                         if (key_size < 0 || cc->key_size != key_size) {
3586                                 memset(argv[2], '0', strlen(argv[2]));
3587                                 return -EINVAL;
3588                         }
3589
3590                         ret = crypt_set_key(cc, argv[2]);
3591                         if (ret)
3592                                 return ret;
3593                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init)
3594                                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
3595                         /* wipe the kernel key payload copy */
3596                         if (cc->key_string)
3597                                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
3598                         return ret;
3599                 }
3600                 if (argc == 2 && !strcasecmp(argv[1], "wipe"))
3601                         return crypt_wipe_key(cc);
3602         }
3603
3604 error:
3605         DMWARN("unrecognised message received.");
3606         return -EINVAL;
3607 }
3608
3609 static int crypt_iterate_devices(struct dm_target *ti,
3610                                  iterate_devices_callout_fn fn, void *data)
3611 {
3612         struct crypt_config *cc = ti->private;
3613
3614         return fn(ti, cc->dev, cc->start, ti->len, data);
3615 }
3616
3617 static void crypt_io_hints(struct dm_target *ti, struct queue_limits *limits)
3618 {
3619         struct crypt_config *cc = ti->private;
3620
3621         /*
3622          * Unfortunate constraint that is required to avoid the potential
3623          * for exceeding underlying device's max_segments limits -- due to
3624          * crypt_alloc_buffer() possibly allocating pages for the encryption
3625          * bio that are not as physically contiguous as the original bio.
3626          */
3627         limits->max_segment_size = PAGE_SIZE;
3628
3629         limits->logical_block_size =
3630                 max_t(unsigned, limits->logical_block_size, cc->sector_size);
3631         limits->physical_block_size =
3632                 max_t(unsigned, limits->physical_block_size, cc->sector_size);
3633         limits->io_min = max_t(unsigned, limits->io_min, cc->sector_size);
3634         limits->dma_alignment = limits->logical_block_size - 1;
3635 }
3636
3637 static struct target_type crypt_target = {
3638         .name   = "crypt",
3639         .version = {1, 24, 0},
3640         .module = THIS_MODULE,
3641         .ctr    = crypt_ctr,
3642         .dtr    = crypt_dtr,
3643         .features = DM_TARGET_ZONED_HM,
3644         .report_zones = crypt_report_zones,
3645         .map    = crypt_map,
3646         .status = crypt_status,
3647         .postsuspend = crypt_postsuspend,
3648         .preresume = crypt_preresume,
3649         .resume = crypt_resume,
3650         .message = crypt_message,
3651         .iterate_devices = crypt_iterate_devices,
3652         .io_hints = crypt_io_hints,
3653 };
3654
3655 static int __init dm_crypt_init(void)
3656 {
3657         int r;
3658
3659         r = dm_register_target(&crypt_target);
3660         if (r < 0)
3661                 DMERR("register failed %d", r);
3662
3663         return r;
3664 }
3665
3666 static void __exit dm_crypt_exit(void)
3667 {
3668         dm_unregister_target(&crypt_target);
3669 }
3670
3671 module_init(dm_crypt_init);
3672 module_exit(dm_crypt_exit);
3673
3674 MODULE_AUTHOR("Jana Saout <jana@saout.de>");
3675 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " target for transparent encryption / decryption");
3676 MODULE_LICENSE("GPL");