da02f4d8e4b95b4eefa7c7146ce28e65653e974e
[linux-2.6-block.git] / drivers / md / dm-crypt.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2003 Jana Saout <jana@saout.de>
3  * Copyright (C) 2004 Clemens Fruhwirth <clemens@endorphin.org>
4  * Copyright (C) 2006-2017 Red Hat, Inc. All rights reserved.
5  * Copyright (C) 2013-2017 Milan Broz <gmazyland@gmail.com>
6  *
7  * This file is released under the GPL.
8  */
9
10 #include <linux/completion.h>
11 #include <linux/err.h>
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/init.h>
14 #include <linux/kernel.h>
15 #include <linux/key.h>
16 #include <linux/bio.h>
17 #include <linux/blkdev.h>
18 #include <linux/mempool.h>
19 #include <linux/slab.h>
20 #include <linux/crypto.h>
21 #include <linux/workqueue.h>
22 #include <linux/kthread.h>
23 #include <linux/backing-dev.h>
24 #include <linux/atomic.h>
25 #include <linux/scatterlist.h>
26 #include <linux/rbtree.h>
27 #include <linux/ctype.h>
28 #include <asm/page.h>
29 #include <asm/unaligned.h>
30 #include <crypto/hash.h>
31 #include <crypto/md5.h>
32 #include <crypto/algapi.h>
33 #include <crypto/skcipher.h>
34 #include <crypto/aead.h>
35 #include <crypto/authenc.h>
36 #include <linux/rtnetlink.h> /* for struct rtattr and RTA macros only */
37 #include <keys/user-type.h>
38
39 #include <linux/device-mapper.h>
40
41 #define DM_MSG_PREFIX "crypt"
42
43 /*
44  * context holding the current state of a multi-part conversion
45  */
46 struct convert_context {
47         struct completion restart;
48         struct bio *bio_in;
49         struct bio *bio_out;
50         struct bvec_iter iter_in;
51         struct bvec_iter iter_out;
52         sector_t cc_sector;
53         atomic_t cc_pending;
54         union {
55                 struct skcipher_request *req;
56                 struct aead_request *req_aead;
57         } r;
58
59 };
60
61 /*
62  * per bio private data
63  */
64 struct dm_crypt_io {
65         struct crypt_config *cc;
66         struct bio *base_bio;
67         u8 *integrity_metadata;
68         bool integrity_metadata_from_pool;
69         struct work_struct work;
70
71         struct convert_context ctx;
72
73         atomic_t io_pending;
74         blk_status_t error;
75         sector_t sector;
76
77         struct rb_node rb_node;
78 } CRYPTO_MINALIGN_ATTR;
79
80 struct dm_crypt_request {
81         struct convert_context *ctx;
82         struct scatterlist sg_in[4];
83         struct scatterlist sg_out[4];
84         sector_t iv_sector;
85 };
86
87 struct crypt_config;
88
89 struct crypt_iv_operations {
90         int (*ctr)(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
91                    const char *opts);
92         void (*dtr)(struct crypt_config *cc);
93         int (*init)(struct crypt_config *cc);
94         int (*wipe)(struct crypt_config *cc);
95         int (*generator)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
96                          struct dm_crypt_request *dmreq);
97         int (*post)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
98                     struct dm_crypt_request *dmreq);
99 };
100
101 struct iv_essiv_private {
102         struct crypto_ahash *hash_tfm;
103         u8 *salt;
104 };
105
106 struct iv_benbi_private {
107         int shift;
108 };
109
110 #define LMK_SEED_SIZE 64 /* hash + 0 */
111 struct iv_lmk_private {
112         struct crypto_shash *hash_tfm;
113         u8 *seed;
114 };
115
116 #define TCW_WHITENING_SIZE 16
117 struct iv_tcw_private {
118         struct crypto_shash *crc32_tfm;
119         u8 *iv_seed;
120         u8 *whitening;
121 };
122
123 /*
124  * Crypt: maps a linear range of a block device
125  * and encrypts / decrypts at the same time.
126  */
127 enum flags { DM_CRYPT_SUSPENDED, DM_CRYPT_KEY_VALID,
128              DM_CRYPT_SAME_CPU, DM_CRYPT_NO_OFFLOAD };
129
130 enum cipher_flags {
131         CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD,      /* Use authenticated mode for cihper */
132         CRYPT_IV_LARGE_SECTORS,         /* Calculate IV from sector_size, not 512B sectors */
133 };
134
135 /*
136  * The fields in here must be read only after initialization.
137  */
138 struct crypt_config {
139         struct dm_dev *dev;
140         sector_t start;
141
142         /*
143          * pool for per bio private data, crypto requests,
144          * encryption requeusts/buffer pages and integrity tags
145          */
146         mempool_t req_pool;
147         mempool_t page_pool;
148         mempool_t tag_pool;
149         unsigned tag_pool_max_sectors;
150
151         struct percpu_counter n_allocated_pages;
152
153         struct bio_set bs;
154         struct mutex bio_alloc_lock;
155
156         struct workqueue_struct *io_queue;
157         struct workqueue_struct *crypt_queue;
158
159         struct task_struct *write_thread;
160         wait_queue_head_t write_thread_wait;
161         struct rb_root write_tree;
162
163         char *cipher;
164         char *cipher_string;
165         char *cipher_auth;
166         char *key_string;
167
168         const struct crypt_iv_operations *iv_gen_ops;
169         union {
170                 struct iv_essiv_private essiv;
171                 struct iv_benbi_private benbi;
172                 struct iv_lmk_private lmk;
173                 struct iv_tcw_private tcw;
174         } iv_gen_private;
175         sector_t iv_offset;
176         unsigned int iv_size;
177         unsigned short int sector_size;
178         unsigned char sector_shift;
179
180         /* ESSIV: struct crypto_cipher *essiv_tfm */
181         void *iv_private;
182         union {
183                 struct crypto_skcipher **tfms;
184                 struct crypto_aead **tfms_aead;
185         } cipher_tfm;
186         unsigned tfms_count;
187         unsigned long cipher_flags;
188
189         /*
190          * Layout of each crypto request:
191          *
192          *   struct skcipher_request
193          *      context
194          *      padding
195          *   struct dm_crypt_request
196          *      padding
197          *   IV
198          *
199          * The padding is added so that dm_crypt_request and the IV are
200          * correctly aligned.
201          */
202         unsigned int dmreq_start;
203
204         unsigned int per_bio_data_size;
205
206         unsigned long flags;
207         unsigned int key_size;
208         unsigned int key_parts;      /* independent parts in key buffer */
209         unsigned int key_extra_size; /* additional keys length */
210         unsigned int key_mac_size;   /* MAC key size for authenc(...) */
211
212         unsigned int integrity_tag_size;
213         unsigned int integrity_iv_size;
214         unsigned int on_disk_tag_size;
215
216         u8 *authenc_key; /* space for keys in authenc() format (if used) */
217         u8 key[0];
218 };
219
220 #define MIN_IOS         64
221 #define MAX_TAG_SIZE    480
222 #define POOL_ENTRY_SIZE 512
223
224 static DEFINE_SPINLOCK(dm_crypt_clients_lock);
225 static unsigned dm_crypt_clients_n = 0;
226 static volatile unsigned long dm_crypt_pages_per_client;
227 #define DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT                 2
228 #define DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT           (BIO_MAX_PAGES * 16)
229
230 static void clone_init(struct dm_crypt_io *, struct bio *);
231 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io);
232 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
233                                              struct scatterlist *sg);
234
235 /*
236  * Use this to access cipher attributes that are independent of the key.
237  */
238 static struct crypto_skcipher *any_tfm(struct crypt_config *cc)
239 {
240         return cc->cipher_tfm.tfms[0];
241 }
242
243 static struct crypto_aead *any_tfm_aead(struct crypt_config *cc)
244 {
245         return cc->cipher_tfm.tfms_aead[0];
246 }
247
248 /*
249  * Different IV generation algorithms:
250  *
251  * plain: the initial vector is the 32-bit little-endian version of the sector
252  *        number, padded with zeros if necessary.
253  *
254  * plain64: the initial vector is the 64-bit little-endian version of the sector
255  *        number, padded with zeros if necessary.
256  *
257  * plain64be: the initial vector is the 64-bit big-endian version of the sector
258  *        number, padded with zeros if necessary.
259  *
260  * essiv: "encrypted sector|salt initial vector", the sector number is
261  *        encrypted with the bulk cipher using a salt as key. The salt
262  *        should be derived from the bulk cipher's key via hashing.
263  *
264  * benbi: the 64-bit "big-endian 'narrow block'-count", starting at 1
265  *        (needed for LRW-32-AES and possible other narrow block modes)
266  *
267  * null: the initial vector is always zero.  Provides compatibility with
268  *       obsolete loop_fish2 devices.  Do not use for new devices.
269  *
270  * lmk:  Compatible implementation of the block chaining mode used
271  *       by the Loop-AES block device encryption system
272  *       designed by Jari Ruusu. See http://loop-aes.sourceforge.net/
273  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
274  *       with an IV derived from the sector number, the data and
275  *       optionally extra IV seed.
276  *       This means that after decryption the first block
277  *       of sector must be tweaked according to decrypted data.
278  *       Loop-AES can use three encryption schemes:
279  *         version 1: is plain aes-cbc mode
280  *         version 2: uses 64 multikey scheme with lmk IV generator
281  *         version 3: the same as version 2 with additional IV seed
282  *                   (it uses 65 keys, last key is used as IV seed)
283  *
284  * tcw:  Compatible implementation of the block chaining mode used
285  *       by the TrueCrypt device encryption system (prior to version 4.1).
286  *       For more info see: https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/wikis/TrueCryptOnDiskFormat
287  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
288  *       with an IV derived from initial key and the sector number.
289  *       In addition, whitening value is applied on every sector, whitening
290  *       is calculated from initial key, sector number and mixed using CRC32.
291  *       Note that this encryption scheme is vulnerable to watermarking attacks
292  *       and should be used for old compatible containers access only.
293  *
294  * plumb: unimplemented, see:
295  * http://article.gmane.org/gmane.linux.kernel.device-mapper.dm-crypt/454
296  */
297
298 static int crypt_iv_plain_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
299                               struct dm_crypt_request *dmreq)
300 {
301         memset(iv, 0, cc->iv_size);
302         *(__le32 *)iv = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xffffffff);
303
304         return 0;
305 }
306
307 static int crypt_iv_plain64_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
308                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
309 {
310         memset(iv, 0, cc->iv_size);
311         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
312
313         return 0;
314 }
315
316 static int crypt_iv_plain64be_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
317                                   struct dm_crypt_request *dmreq)
318 {
319         memset(iv, 0, cc->iv_size);
320         /* iv_size is at least of size u64; usually it is 16 bytes */
321         *(__be64 *)&iv[cc->iv_size - sizeof(u64)] = cpu_to_be64(dmreq->iv_sector);
322
323         return 0;
324 }
325
326 /* Initialise ESSIV - compute salt but no local memory allocations */
327 static int crypt_iv_essiv_init(struct crypt_config *cc)
328 {
329         struct iv_essiv_private *essiv = &cc->iv_gen_private.essiv;
330         AHASH_REQUEST_ON_STACK(req, essiv->hash_tfm);
331         struct scatterlist sg;
332         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
333         int err;
334
335         sg_init_one(&sg, cc->key, cc->key_size);
336         ahash_request_set_tfm(req, essiv->hash_tfm);
337         ahash_request_set_callback(req, CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP, NULL, NULL);
338         ahash_request_set_crypt(req, &sg, essiv->salt, cc->key_size);
339
340         err = crypto_ahash_digest(req);
341         ahash_request_zero(req);
342         if (err)
343                 return err;
344
345         essiv_tfm = cc->iv_private;
346
347         err = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, essiv->salt,
348                             crypto_ahash_digestsize(essiv->hash_tfm));
349         if (err)
350                 return err;
351
352         return 0;
353 }
354
355 /* Wipe salt and reset key derived from volume key */
356 static int crypt_iv_essiv_wipe(struct crypt_config *cc)
357 {
358         struct iv_essiv_private *essiv = &cc->iv_gen_private.essiv;
359         unsigned salt_size = crypto_ahash_digestsize(essiv->hash_tfm);
360         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
361         int r, err = 0;
362
363         memset(essiv->salt, 0, salt_size);
364
365         essiv_tfm = cc->iv_private;
366         r = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, essiv->salt, salt_size);
367         if (r)
368                 err = r;
369
370         return err;
371 }
372
373 /* Allocate the cipher for ESSIV */
374 static struct crypto_cipher *alloc_essiv_cipher(struct crypt_config *cc,
375                                                 struct dm_target *ti,
376                                                 const u8 *salt,
377                                                 unsigned int saltsize)
378 {
379         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
380         int err;
381
382         /* Setup the essiv_tfm with the given salt */
383         essiv_tfm = crypto_alloc_cipher(cc->cipher, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
384         if (IS_ERR(essiv_tfm)) {
385                 ti->error = "Error allocating crypto tfm for ESSIV";
386                 return essiv_tfm;
387         }
388
389         if (crypto_cipher_blocksize(essiv_tfm) != cc->iv_size) {
390                 ti->error = "Block size of ESSIV cipher does "
391                             "not match IV size of block cipher";
392                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
393                 return ERR_PTR(-EINVAL);
394         }
395
396         err = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, salt, saltsize);
397         if (err) {
398                 ti->error = "Failed to set key for ESSIV cipher";
399                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
400                 return ERR_PTR(err);
401         }
402
403         return essiv_tfm;
404 }
405
406 static void crypt_iv_essiv_dtr(struct crypt_config *cc)
407 {
408         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
409         struct iv_essiv_private *essiv = &cc->iv_gen_private.essiv;
410
411         crypto_free_ahash(essiv->hash_tfm);
412         essiv->hash_tfm = NULL;
413
414         kzfree(essiv->salt);
415         essiv->salt = NULL;
416
417         essiv_tfm = cc->iv_private;
418
419         if (essiv_tfm)
420                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
421
422         cc->iv_private = NULL;
423 }
424
425 static int crypt_iv_essiv_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
426                               const char *opts)
427 {
428         struct crypto_cipher *essiv_tfm = NULL;
429         struct crypto_ahash *hash_tfm = NULL;
430         u8 *salt = NULL;
431         int err;
432
433         if (!opts) {
434                 ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
435                 return -EINVAL;
436         }
437
438         /* Allocate hash algorithm */
439         hash_tfm = crypto_alloc_ahash(opts, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
440         if (IS_ERR(hash_tfm)) {
441                 ti->error = "Error initializing ESSIV hash";
442                 err = PTR_ERR(hash_tfm);
443                 goto bad;
444         }
445
446         salt = kzalloc(crypto_ahash_digestsize(hash_tfm), GFP_KERNEL);
447         if (!salt) {
448                 ti->error = "Error kmallocing salt storage in ESSIV";
449                 err = -ENOMEM;
450                 goto bad;
451         }
452
453         cc->iv_gen_private.essiv.salt = salt;
454         cc->iv_gen_private.essiv.hash_tfm = hash_tfm;
455
456         essiv_tfm = alloc_essiv_cipher(cc, ti, salt,
457                                        crypto_ahash_digestsize(hash_tfm));
458         if (IS_ERR(essiv_tfm)) {
459                 crypt_iv_essiv_dtr(cc);
460                 return PTR_ERR(essiv_tfm);
461         }
462         cc->iv_private = essiv_tfm;
463
464         return 0;
465
466 bad:
467         if (hash_tfm && !IS_ERR(hash_tfm))
468                 crypto_free_ahash(hash_tfm);
469         kfree(salt);
470         return err;
471 }
472
473 static int crypt_iv_essiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
474                               struct dm_crypt_request *dmreq)
475 {
476         struct crypto_cipher *essiv_tfm = cc->iv_private;
477
478         memset(iv, 0, cc->iv_size);
479         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
480         crypto_cipher_encrypt_one(essiv_tfm, iv, iv);
481
482         return 0;
483 }
484
485 static int crypt_iv_benbi_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
486                               const char *opts)
487 {
488         unsigned bs = crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc));
489         int log = ilog2(bs);
490
491         /* we need to calculate how far we must shift the sector count
492          * to get the cipher block count, we use this shift in _gen */
493
494         if (1 << log != bs) {
495                 ti->error = "cypher blocksize is not a power of 2";
496                 return -EINVAL;
497         }
498
499         if (log > 9) {
500                 ti->error = "cypher blocksize is > 512";
501                 return -EINVAL;
502         }
503
504         cc->iv_gen_private.benbi.shift = 9 - log;
505
506         return 0;
507 }
508
509 static void crypt_iv_benbi_dtr(struct crypt_config *cc)
510 {
511 }
512
513 static int crypt_iv_benbi_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
514                               struct dm_crypt_request *dmreq)
515 {
516         __be64 val;
517
518         memset(iv, 0, cc->iv_size - sizeof(u64)); /* rest is cleared below */
519
520         val = cpu_to_be64(((u64)dmreq->iv_sector << cc->iv_gen_private.benbi.shift) + 1);
521         put_unaligned(val, (__be64 *)(iv + cc->iv_size - sizeof(u64)));
522
523         return 0;
524 }
525
526 static int crypt_iv_null_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
527                              struct dm_crypt_request *dmreq)
528 {
529         memset(iv, 0, cc->iv_size);
530
531         return 0;
532 }
533
534 static void crypt_iv_lmk_dtr(struct crypt_config *cc)
535 {
536         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
537
538         if (lmk->hash_tfm && !IS_ERR(lmk->hash_tfm))
539                 crypto_free_shash(lmk->hash_tfm);
540         lmk->hash_tfm = NULL;
541
542         kzfree(lmk->seed);
543         lmk->seed = NULL;
544 }
545
546 static int crypt_iv_lmk_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
547                             const char *opts)
548 {
549         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
550
551         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
552                 ti->error = "Unsupported sector size for LMK";
553                 return -EINVAL;
554         }
555
556         lmk->hash_tfm = crypto_alloc_shash("md5", 0, 0);
557         if (IS_ERR(lmk->hash_tfm)) {
558                 ti->error = "Error initializing LMK hash";
559                 return PTR_ERR(lmk->hash_tfm);
560         }
561
562         /* No seed in LMK version 2 */
563         if (cc->key_parts == cc->tfms_count) {
564                 lmk->seed = NULL;
565                 return 0;
566         }
567
568         lmk->seed = kzalloc(LMK_SEED_SIZE, GFP_KERNEL);
569         if (!lmk->seed) {
570                 crypt_iv_lmk_dtr(cc);
571                 ti->error = "Error kmallocing seed storage in LMK";
572                 return -ENOMEM;
573         }
574
575         return 0;
576 }
577
578 static int crypt_iv_lmk_init(struct crypt_config *cc)
579 {
580         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
581         int subkey_size = cc->key_size / cc->key_parts;
582
583         /* LMK seed is on the position of LMK_KEYS + 1 key */
584         if (lmk->seed)
585                 memcpy(lmk->seed, cc->key + (cc->tfms_count * subkey_size),
586                        crypto_shash_digestsize(lmk->hash_tfm));
587
588         return 0;
589 }
590
591 static int crypt_iv_lmk_wipe(struct crypt_config *cc)
592 {
593         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
594
595         if (lmk->seed)
596                 memset(lmk->seed, 0, LMK_SEED_SIZE);
597
598         return 0;
599 }
600
601 static int crypt_iv_lmk_one(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
602                             struct dm_crypt_request *dmreq,
603                             u8 *data)
604 {
605         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
606         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, lmk->hash_tfm);
607         struct md5_state md5state;
608         __le32 buf[4];
609         int i, r;
610
611         desc->tfm = lmk->hash_tfm;
612         desc->flags = CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP;
613
614         r = crypto_shash_init(desc);
615         if (r)
616                 return r;
617
618         if (lmk->seed) {
619                 r = crypto_shash_update(desc, lmk->seed, LMK_SEED_SIZE);
620                 if (r)
621                         return r;
622         }
623
624         /* Sector is always 512B, block size 16, add data of blocks 1-31 */
625         r = crypto_shash_update(desc, data + 16, 16 * 31);
626         if (r)
627                 return r;
628
629         /* Sector is cropped to 56 bits here */
630         buf[0] = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xFFFFFFFF);
631         buf[1] = cpu_to_le32((((u64)dmreq->iv_sector >> 32) & 0x00FFFFFF) | 0x80000000);
632         buf[2] = cpu_to_le32(4024);
633         buf[3] = 0;
634         r = crypto_shash_update(desc, (u8 *)buf, sizeof(buf));
635         if (r)
636                 return r;
637
638         /* No MD5 padding here */
639         r = crypto_shash_export(desc, &md5state);
640         if (r)
641                 return r;
642
643         for (i = 0; i < MD5_HASH_WORDS; i++)
644                 __cpu_to_le32s(&md5state.hash[i]);
645         memcpy(iv, &md5state.hash, cc->iv_size);
646
647         return 0;
648 }
649
650 static int crypt_iv_lmk_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
651                             struct dm_crypt_request *dmreq)
652 {
653         struct scatterlist *sg;
654         u8 *src;
655         int r = 0;
656
657         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
658                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
659                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
660                 r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, src + sg->offset);
661                 kunmap_atomic(src);
662         } else
663                 memset(iv, 0, cc->iv_size);
664
665         return r;
666 }
667
668 static int crypt_iv_lmk_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
669                              struct dm_crypt_request *dmreq)
670 {
671         struct scatterlist *sg;
672         u8 *dst;
673         int r;
674
675         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE)
676                 return 0;
677
678         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
679         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
680         r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, dst + sg->offset);
681
682         /* Tweak the first block of plaintext sector */
683         if (!r)
684                 crypto_xor(dst + sg->offset, iv, cc->iv_size);
685
686         kunmap_atomic(dst);
687         return r;
688 }
689
690 static void crypt_iv_tcw_dtr(struct crypt_config *cc)
691 {
692         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
693
694         kzfree(tcw->iv_seed);
695         tcw->iv_seed = NULL;
696         kzfree(tcw->whitening);
697         tcw->whitening = NULL;
698
699         if (tcw->crc32_tfm && !IS_ERR(tcw->crc32_tfm))
700                 crypto_free_shash(tcw->crc32_tfm);
701         tcw->crc32_tfm = NULL;
702 }
703
704 static int crypt_iv_tcw_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
705                             const char *opts)
706 {
707         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
708
709         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
710                 ti->error = "Unsupported sector size for TCW";
711                 return -EINVAL;
712         }
713
714         if (cc->key_size <= (cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE)) {
715                 ti->error = "Wrong key size for TCW";
716                 return -EINVAL;
717         }
718
719         tcw->crc32_tfm = crypto_alloc_shash("crc32", 0, 0);
720         if (IS_ERR(tcw->crc32_tfm)) {
721                 ti->error = "Error initializing CRC32 in TCW";
722                 return PTR_ERR(tcw->crc32_tfm);
723         }
724
725         tcw->iv_seed = kzalloc(cc->iv_size, GFP_KERNEL);
726         tcw->whitening = kzalloc(TCW_WHITENING_SIZE, GFP_KERNEL);
727         if (!tcw->iv_seed || !tcw->whitening) {
728                 crypt_iv_tcw_dtr(cc);
729                 ti->error = "Error allocating seed storage in TCW";
730                 return -ENOMEM;
731         }
732
733         return 0;
734 }
735
736 static int crypt_iv_tcw_init(struct crypt_config *cc)
737 {
738         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
739         int key_offset = cc->key_size - cc->iv_size - TCW_WHITENING_SIZE;
740
741         memcpy(tcw->iv_seed, &cc->key[key_offset], cc->iv_size);
742         memcpy(tcw->whitening, &cc->key[key_offset + cc->iv_size],
743                TCW_WHITENING_SIZE);
744
745         return 0;
746 }
747
748 static int crypt_iv_tcw_wipe(struct crypt_config *cc)
749 {
750         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
751
752         memset(tcw->iv_seed, 0, cc->iv_size);
753         memset(tcw->whitening, 0, TCW_WHITENING_SIZE);
754
755         return 0;
756 }
757
758 static int crypt_iv_tcw_whitening(struct crypt_config *cc,
759                                   struct dm_crypt_request *dmreq,
760                                   u8 *data)
761 {
762         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
763         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
764         u8 buf[TCW_WHITENING_SIZE];
765         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, tcw->crc32_tfm);
766         int i, r;
767
768         /* xor whitening with sector number */
769         crypto_xor_cpy(buf, tcw->whitening, (u8 *)&sector, 8);
770         crypto_xor_cpy(&buf[8], tcw->whitening + 8, (u8 *)&sector, 8);
771
772         /* calculate crc32 for every 32bit part and xor it */
773         desc->tfm = tcw->crc32_tfm;
774         desc->flags = CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP;
775         for (i = 0; i < 4; i++) {
776                 r = crypto_shash_init(desc);
777                 if (r)
778                         goto out;
779                 r = crypto_shash_update(desc, &buf[i * 4], 4);
780                 if (r)
781                         goto out;
782                 r = crypto_shash_final(desc, &buf[i * 4]);
783                 if (r)
784                         goto out;
785         }
786         crypto_xor(&buf[0], &buf[12], 4);
787         crypto_xor(&buf[4], &buf[8], 4);
788
789         /* apply whitening (8 bytes) to whole sector */
790         for (i = 0; i < ((1 << SECTOR_SHIFT) / 8); i++)
791                 crypto_xor(data + i * 8, buf, 8);
792 out:
793         memzero_explicit(buf, sizeof(buf));
794         return r;
795 }
796
797 static int crypt_iv_tcw_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
798                             struct dm_crypt_request *dmreq)
799 {
800         struct scatterlist *sg;
801         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
802         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
803         u8 *src;
804         int r = 0;
805
806         /* Remove whitening from ciphertext */
807         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
808                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
809                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
810                 r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, src + sg->offset);
811                 kunmap_atomic(src);
812         }
813
814         /* Calculate IV */
815         crypto_xor_cpy(iv, tcw->iv_seed, (u8 *)&sector, 8);
816         if (cc->iv_size > 8)
817                 crypto_xor_cpy(&iv[8], tcw->iv_seed + 8, (u8 *)&sector,
818                                cc->iv_size - 8);
819
820         return r;
821 }
822
823 static int crypt_iv_tcw_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
824                              struct dm_crypt_request *dmreq)
825 {
826         struct scatterlist *sg;
827         u8 *dst;
828         int r;
829
830         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
831                 return 0;
832
833         /* Apply whitening on ciphertext */
834         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
835         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
836         r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, dst + sg->offset);
837         kunmap_atomic(dst);
838
839         return r;
840 }
841
842 static int crypt_iv_random_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
843                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
844 {
845         /* Used only for writes, there must be an additional space to store IV */
846         get_random_bytes(iv, cc->iv_size);
847         return 0;
848 }
849
850 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain_ops = {
851         .generator = crypt_iv_plain_gen
852 };
853
854 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64_ops = {
855         .generator = crypt_iv_plain64_gen
856 };
857
858 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64be_ops = {
859         .generator = crypt_iv_plain64be_gen
860 };
861
862 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_essiv_ops = {
863         .ctr       = crypt_iv_essiv_ctr,
864         .dtr       = crypt_iv_essiv_dtr,
865         .init      = crypt_iv_essiv_init,
866         .wipe      = crypt_iv_essiv_wipe,
867         .generator = crypt_iv_essiv_gen
868 };
869
870 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_benbi_ops = {
871         .ctr       = crypt_iv_benbi_ctr,
872         .dtr       = crypt_iv_benbi_dtr,
873         .generator = crypt_iv_benbi_gen
874 };
875
876 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_null_ops = {
877         .generator = crypt_iv_null_gen
878 };
879
880 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_lmk_ops = {
881         .ctr       = crypt_iv_lmk_ctr,
882         .dtr       = crypt_iv_lmk_dtr,
883         .init      = crypt_iv_lmk_init,
884         .wipe      = crypt_iv_lmk_wipe,
885         .generator = crypt_iv_lmk_gen,
886         .post      = crypt_iv_lmk_post
887 };
888
889 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_tcw_ops = {
890         .ctr       = crypt_iv_tcw_ctr,
891         .dtr       = crypt_iv_tcw_dtr,
892         .init      = crypt_iv_tcw_init,
893         .wipe      = crypt_iv_tcw_wipe,
894         .generator = crypt_iv_tcw_gen,
895         .post      = crypt_iv_tcw_post
896 };
897
898 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_random_ops = {
899         .generator = crypt_iv_random_gen
900 };
901
902 /*
903  * Integrity extensions
904  */
905 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc)
906 {
907         return test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
908 }
909
910 static bool crypt_integrity_hmac(struct crypt_config *cc)
911 {
912         return crypt_integrity_aead(cc) && cc->key_mac_size;
913 }
914
915 /* Get sg containing data */
916 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
917                                              struct scatterlist *sg)
918 {
919         if (unlikely(crypt_integrity_aead(cc)))
920                 return &sg[2];
921
922         return sg;
923 }
924
925 static int dm_crypt_integrity_io_alloc(struct dm_crypt_io *io, struct bio *bio)
926 {
927         struct bio_integrity_payload *bip;
928         unsigned int tag_len;
929         int ret;
930
931         if (!bio_sectors(bio) || !io->cc->on_disk_tag_size)
932                 return 0;
933
934         bip = bio_integrity_alloc(bio, GFP_NOIO, 1);
935         if (IS_ERR(bip))
936                 return PTR_ERR(bip);
937
938         tag_len = io->cc->on_disk_tag_size * bio_sectors(bio);
939
940         bip->bip_iter.bi_size = tag_len;
941         bip->bip_iter.bi_sector = io->cc->start + io->sector;
942
943         ret = bio_integrity_add_page(bio, virt_to_page(io->integrity_metadata),
944                                      tag_len, offset_in_page(io->integrity_metadata));
945         if (unlikely(ret != tag_len))
946                 return -ENOMEM;
947
948         return 0;
949 }
950
951 static int crypt_integrity_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti)
952 {
953 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
954         struct blk_integrity *bi = blk_get_integrity(cc->dev->bdev->bd_disk);
955
956         /* From now we require underlying device with our integrity profile */
957         if (!bi || strcasecmp(bi->profile->name, "DM-DIF-EXT-TAG")) {
958                 ti->error = "Integrity profile not supported.";
959                 return -EINVAL;
960         }
961
962         if (bi->tag_size != cc->on_disk_tag_size ||
963             bi->tuple_size != cc->on_disk_tag_size) {
964                 ti->error = "Integrity profile tag size mismatch.";
965                 return -EINVAL;
966         }
967         if (1 << bi->interval_exp != cc->sector_size) {
968                 ti->error = "Integrity profile sector size mismatch.";
969                 return -EINVAL;
970         }
971
972         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
973                 cc->integrity_tag_size = cc->on_disk_tag_size - cc->integrity_iv_size;
974                 DMINFO("Integrity AEAD, tag size %u, IV size %u.",
975                        cc->integrity_tag_size, cc->integrity_iv_size);
976
977                 if (crypto_aead_setauthsize(any_tfm_aead(cc), cc->integrity_tag_size)) {
978                         ti->error = "Integrity AEAD auth tag size is not supported.";
979                         return -EINVAL;
980                 }
981         } else if (cc->integrity_iv_size)
982                 DMINFO("Additional per-sector space %u bytes for IV.",
983                        cc->integrity_iv_size);
984
985         if ((cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size) != bi->tag_size) {
986                 ti->error = "Not enough space for integrity tag in the profile.";
987                 return -EINVAL;
988         }
989
990         return 0;
991 #else
992         ti->error = "Integrity profile not supported.";
993         return -EINVAL;
994 #endif
995 }
996
997 static void crypt_convert_init(struct crypt_config *cc,
998                                struct convert_context *ctx,
999                                struct bio *bio_out, struct bio *bio_in,
1000                                sector_t sector)
1001 {
1002         ctx->bio_in = bio_in;
1003         ctx->bio_out = bio_out;
1004         if (bio_in)
1005                 ctx->iter_in = bio_in->bi_iter;
1006         if (bio_out)
1007                 ctx->iter_out = bio_out->bi_iter;
1008         ctx->cc_sector = sector + cc->iv_offset;
1009         init_completion(&ctx->restart);
1010 }
1011
1012 static struct dm_crypt_request *dmreq_of_req(struct crypt_config *cc,
1013                                              void *req)
1014 {
1015         return (struct dm_crypt_request *)((char *)req + cc->dmreq_start);
1016 }
1017
1018 static void *req_of_dmreq(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
1019 {
1020         return (void *)((char *)dmreq - cc->dmreq_start);
1021 }
1022
1023 static u8 *iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1024                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1025 {
1026         if (crypt_integrity_aead(cc))
1027                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1028                         crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc)) + 1);
1029         else
1030                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1031                         crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc)) + 1);
1032 }
1033
1034 static u8 *org_iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1035                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1036 {
1037         return iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size;
1038 }
1039
1040 static uint64_t *org_sector_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1041                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1042 {
1043         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size + cc->iv_size;
1044         return (uint64_t*) ptr;
1045 }
1046
1047 static unsigned int *org_tag_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1048                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1049 {
1050         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size +
1051                   cc->iv_size + sizeof(uint64_t);
1052         return (unsigned int*)ptr;
1053 }
1054
1055 static void *tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1056                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
1057 {
1058         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1059         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1060
1061         return &io->integrity_metadata[*org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) *
1062                 cc->on_disk_tag_size];
1063 }
1064
1065 static void *iv_tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1066                                struct dm_crypt_request *dmreq)
1067 {
1068         return tag_from_dmreq(cc, dmreq) + cc->integrity_tag_size;
1069 }
1070
1071 static int crypt_convert_block_aead(struct crypt_config *cc,
1072                                      struct convert_context *ctx,
1073                                      struct aead_request *req,
1074                                      unsigned int tag_offset)
1075 {
1076         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1077         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1078         struct dm_crypt_request *dmreq;
1079         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv, *tag;
1080         uint64_t *sector;
1081         int r = 0;
1082
1083         BUG_ON(cc->integrity_iv_size && cc->integrity_iv_size != cc->iv_size);
1084
1085         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1086         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1087                 return -EIO;
1088
1089         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1090         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1091         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1092                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1093         dmreq->ctx = ctx;
1094
1095         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1096
1097         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1098         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1099
1100         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1101         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1102         tag = tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1103         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1104
1105         /* AEAD request:
1106          *  |----- AAD -------|------ DATA -------|-- AUTH TAG --|
1107          *  | (authenticated) | (auth+encryption) |              |
1108          *  | sector_LE |  IV |  sector in/out    |  tag in/out  |
1109          */
1110         sg_init_table(dmreq->sg_in, 4);
1111         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[0], sector, sizeof(uint64_t));
1112         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[1], org_iv, cc->iv_size);
1113         sg_set_page(&dmreq->sg_in[2], bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1114         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1115
1116         sg_init_table(dmreq->sg_out, 4);
1117         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[0], sector, sizeof(uint64_t));
1118         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[1], org_iv, cc->iv_size);
1119         sg_set_page(&dmreq->sg_out[2], bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1120         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1121
1122         if (cc->iv_gen_ops) {
1123                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1124                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1125                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->iv_size);
1126                 } else {
1127                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1128                         if (r < 0)
1129                                 return r;
1130                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1131                         if (cc->integrity_iv_size)
1132                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->iv_size);
1133                 }
1134                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1135                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1136         }
1137
1138         aead_request_set_ad(req, sizeof(uint64_t) + cc->iv_size);
1139         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE) {
1140                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1141                                        cc->sector_size, iv);
1142                 r = crypto_aead_encrypt(req);
1143                 if (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size != cc->on_disk_tag_size)
1144                         memset(tag + cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size, 0,
1145                                cc->on_disk_tag_size - (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size));
1146         } else {
1147                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1148                                        cc->sector_size + cc->integrity_tag_size, iv);
1149                 r = crypto_aead_decrypt(req);
1150         }
1151
1152         if (r == -EBADMSG)
1153                 DMERR_LIMIT("INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu",
1154                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*sector));
1155
1156         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1157                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1158
1159         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1160         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1161
1162         return r;
1163 }
1164
1165 static int crypt_convert_block_skcipher(struct crypt_config *cc,
1166                                         struct convert_context *ctx,
1167                                         struct skcipher_request *req,
1168                                         unsigned int tag_offset)
1169 {
1170         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1171         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1172         struct scatterlist *sg_in, *sg_out;
1173         struct dm_crypt_request *dmreq;
1174         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv;
1175         uint64_t *sector;
1176         int r = 0;
1177
1178         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1179         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1180                 return -EIO;
1181
1182         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1183         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1184         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1185                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1186         dmreq->ctx = ctx;
1187
1188         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1189
1190         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1191         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1192         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1193
1194         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1195         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1196
1197         /* For skcipher we use only the first sg item */
1198         sg_in  = &dmreq->sg_in[0];
1199         sg_out = &dmreq->sg_out[0];
1200
1201         sg_init_table(sg_in, 1);
1202         sg_set_page(sg_in, bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1203
1204         sg_init_table(sg_out, 1);
1205         sg_set_page(sg_out, bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1206
1207         if (cc->iv_gen_ops) {
1208                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1209                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1210                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->integrity_iv_size);
1211                 } else {
1212                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1213                         if (r < 0)
1214                                 return r;
1215                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1216                         if (cc->integrity_iv_size)
1217                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->integrity_iv_size);
1218                 }
1219                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1220                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1221         }
1222
1223         skcipher_request_set_crypt(req, sg_in, sg_out, cc->sector_size, iv);
1224
1225         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE)
1226                 r = crypto_skcipher_encrypt(req);
1227         else
1228                 r = crypto_skcipher_decrypt(req);
1229
1230         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1231                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1232
1233         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1234         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1235
1236         return r;
1237 }
1238
1239 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1240                                int error);
1241
1242 static void crypt_alloc_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1243                                      struct convert_context *ctx)
1244 {
1245         unsigned key_index = ctx->cc_sector & (cc->tfms_count - 1);
1246
1247         if (!ctx->r.req)
1248                 ctx->r.req = mempool_alloc(&cc->req_pool, GFP_NOIO);
1249
1250         skcipher_request_set_tfm(ctx->r.req, cc->cipher_tfm.tfms[key_index]);
1251
1252         /*
1253          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1254          * requests if driver request queue is full.
1255          */
1256         skcipher_request_set_callback(ctx->r.req,
1257             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG | CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
1258             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req));
1259 }
1260
1261 static void crypt_alloc_req_aead(struct crypt_config *cc,
1262                                  struct convert_context *ctx)
1263 {
1264         if (!ctx->r.req_aead)
1265                 ctx->r.req_aead = mempool_alloc(&cc->req_pool, GFP_NOIO);
1266
1267         aead_request_set_tfm(ctx->r.req_aead, cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1268
1269         /*
1270          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1271          * requests if driver request queue is full.
1272          */
1273         aead_request_set_callback(ctx->r.req_aead,
1274             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG | CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
1275             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req_aead));
1276 }
1277
1278 static void crypt_alloc_req(struct crypt_config *cc,
1279                             struct convert_context *ctx)
1280 {
1281         if (crypt_integrity_aead(cc))
1282                 crypt_alloc_req_aead(cc, ctx);
1283         else
1284                 crypt_alloc_req_skcipher(cc, ctx);
1285 }
1286
1287 static void crypt_free_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1288                                     struct skcipher_request *req, struct bio *base_bio)
1289 {
1290         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1291
1292         if ((struct skcipher_request *)(io + 1) != req)
1293                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1294 }
1295
1296 static void crypt_free_req_aead(struct crypt_config *cc,
1297                                 struct aead_request *req, struct bio *base_bio)
1298 {
1299         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1300
1301         if ((struct aead_request *)(io + 1) != req)
1302                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1303 }
1304
1305 static void crypt_free_req(struct crypt_config *cc, void *req, struct bio *base_bio)
1306 {
1307         if (crypt_integrity_aead(cc))
1308                 crypt_free_req_aead(cc, req, base_bio);
1309         else
1310                 crypt_free_req_skcipher(cc, req, base_bio);
1311 }
1312
1313 /*
1314  * Encrypt / decrypt data from one bio to another one (can be the same one)
1315  */
1316 static blk_status_t crypt_convert(struct crypt_config *cc,
1317                          struct convert_context *ctx)
1318 {
1319         unsigned int tag_offset = 0;
1320         unsigned int sector_step = cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT;
1321         int r;
1322
1323         atomic_set(&ctx->cc_pending, 1);
1324
1325         while (ctx->iter_in.bi_size && ctx->iter_out.bi_size) {
1326
1327                 crypt_alloc_req(cc, ctx);
1328                 atomic_inc(&ctx->cc_pending);
1329
1330                 if (crypt_integrity_aead(cc))
1331                         r = crypt_convert_block_aead(cc, ctx, ctx->r.req_aead, tag_offset);
1332                 else
1333                         r = crypt_convert_block_skcipher(cc, ctx, ctx->r.req, tag_offset);
1334
1335                 switch (r) {
1336                 /*
1337                  * The request was queued by a crypto driver
1338                  * but the driver request queue is full, let's wait.
1339                  */
1340                 case -EBUSY:
1341                         wait_for_completion(&ctx->restart);
1342                         reinit_completion(&ctx->restart);
1343                         /* fall through */
1344                 /*
1345                  * The request is queued and processed asynchronously,
1346                  * completion function kcryptd_async_done() will be called.
1347                  */
1348                 case -EINPROGRESS:
1349                         ctx->r.req = NULL;
1350                         ctx->cc_sector += sector_step;
1351                         tag_offset++;
1352                         continue;
1353                 /*
1354                  * The request was already processed (synchronously).
1355                  */
1356                 case 0:
1357                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1358                         ctx->cc_sector += sector_step;
1359                         tag_offset++;
1360                         cond_resched();
1361                         continue;
1362                 /*
1363                  * There was a data integrity error.
1364                  */
1365                 case -EBADMSG:
1366                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1367                         return BLK_STS_PROTECTION;
1368                 /*
1369                  * There was an error while processing the request.
1370                  */
1371                 default:
1372                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1373                         return BLK_STS_IOERR;
1374                 }
1375         }
1376
1377         return 0;
1378 }
1379
1380 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone);
1381
1382 /*
1383  * Generate a new unfragmented bio with the given size
1384  * This should never violate the device limitations (but only because
1385  * max_segment_size is being constrained to PAGE_SIZE).
1386  *
1387  * This function may be called concurrently. If we allocate from the mempool
1388  * concurrently, there is a possibility of deadlock. For example, if we have
1389  * mempool of 256 pages, two processes, each wanting 256, pages allocate from
1390  * the mempool concurrently, it may deadlock in a situation where both processes
1391  * have allocated 128 pages and the mempool is exhausted.
1392  *
1393  * In order to avoid this scenario we allocate the pages under a mutex.
1394  *
1395  * In order to not degrade performance with excessive locking, we try
1396  * non-blocking allocations without a mutex first but on failure we fallback
1397  * to blocking allocations with a mutex.
1398  */
1399 static struct bio *crypt_alloc_buffer(struct dm_crypt_io *io, unsigned size)
1400 {
1401         struct crypt_config *cc = io->cc;
1402         struct bio *clone;
1403         unsigned int nr_iovecs = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1404         gfp_t gfp_mask = GFP_NOWAIT | __GFP_HIGHMEM;
1405         unsigned i, len, remaining_size;
1406         struct page *page;
1407
1408 retry:
1409         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1410                 mutex_lock(&cc->bio_alloc_lock);
1411
1412         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, nr_iovecs, &cc->bs);
1413         if (!clone)
1414                 goto out;
1415
1416         clone_init(io, clone);
1417
1418         remaining_size = size;
1419
1420         for (i = 0; i < nr_iovecs; i++) {
1421                 page = mempool_alloc(&cc->page_pool, gfp_mask);
1422                 if (!page) {
1423                         crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1424                         bio_put(clone);
1425                         gfp_mask |= __GFP_DIRECT_RECLAIM;
1426                         goto retry;
1427                 }
1428
1429                 len = (remaining_size > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : remaining_size;
1430
1431                 bio_add_page(clone, page, len, 0);
1432
1433                 remaining_size -= len;
1434         }
1435
1436         /* Allocate space for integrity tags */
1437         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1438                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1439                 bio_put(clone);
1440                 clone = NULL;
1441         }
1442 out:
1443         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1444                 mutex_unlock(&cc->bio_alloc_lock);
1445
1446         return clone;
1447 }
1448
1449 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone)
1450 {
1451         unsigned int i;
1452         struct bio_vec *bv;
1453
1454         bio_for_each_segment_all(bv, clone, i) {
1455                 BUG_ON(!bv->bv_page);
1456                 mempool_free(bv->bv_page, &cc->page_pool);
1457         }
1458 }
1459
1460 static void crypt_io_init(struct dm_crypt_io *io, struct crypt_config *cc,
1461                           struct bio *bio, sector_t sector)
1462 {
1463         io->cc = cc;
1464         io->base_bio = bio;
1465         io->sector = sector;
1466         io->error = 0;
1467         io->ctx.r.req = NULL;
1468         io->integrity_metadata = NULL;
1469         io->integrity_metadata_from_pool = false;
1470         atomic_set(&io->io_pending, 0);
1471 }
1472
1473 static void crypt_inc_pending(struct dm_crypt_io *io)
1474 {
1475         atomic_inc(&io->io_pending);
1476 }
1477
1478 /*
1479  * One of the bios was finished. Check for completion of
1480  * the whole request and correctly clean up the buffer.
1481  */
1482 static void crypt_dec_pending(struct dm_crypt_io *io)
1483 {
1484         struct crypt_config *cc = io->cc;
1485         struct bio *base_bio = io->base_bio;
1486         blk_status_t error = io->error;
1487
1488         if (!atomic_dec_and_test(&io->io_pending))
1489                 return;
1490
1491         if (io->ctx.r.req)
1492                 crypt_free_req(cc, io->ctx.r.req, base_bio);
1493
1494         if (unlikely(io->integrity_metadata_from_pool))
1495                 mempool_free(io->integrity_metadata, &io->cc->tag_pool);
1496         else
1497                 kfree(io->integrity_metadata);
1498
1499         base_bio->bi_status = error;
1500         bio_endio(base_bio);
1501 }
1502
1503 /*
1504  * kcryptd/kcryptd_io:
1505  *
1506  * Needed because it would be very unwise to do decryption in an
1507  * interrupt context.
1508  *
1509  * kcryptd performs the actual encryption or decryption.
1510  *
1511  * kcryptd_io performs the IO submission.
1512  *
1513  * They must be separated as otherwise the final stages could be
1514  * starved by new requests which can block in the first stages due
1515  * to memory allocation.
1516  *
1517  * The work is done per CPU global for all dm-crypt instances.
1518  * They should not depend on each other and do not block.
1519  */
1520 static void crypt_endio(struct bio *clone)
1521 {
1522         struct dm_crypt_io *io = clone->bi_private;
1523         struct crypt_config *cc = io->cc;
1524         unsigned rw = bio_data_dir(clone);
1525         blk_status_t error;
1526
1527         /*
1528          * free the processed pages
1529          */
1530         if (rw == WRITE)
1531                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1532
1533         error = clone->bi_status;
1534         bio_put(clone);
1535
1536         if (rw == READ && !error) {
1537                 kcryptd_queue_crypt(io);
1538                 return;
1539         }
1540
1541         if (unlikely(error))
1542                 io->error = error;
1543
1544         crypt_dec_pending(io);
1545 }
1546
1547 static void clone_init(struct dm_crypt_io *io, struct bio *clone)
1548 {
1549         struct crypt_config *cc = io->cc;
1550
1551         clone->bi_private = io;
1552         clone->bi_end_io  = crypt_endio;
1553         bio_set_dev(clone, cc->dev->bdev);
1554         clone->bi_opf     = io->base_bio->bi_opf;
1555 }
1556
1557 static int kcryptd_io_read(struct dm_crypt_io *io, gfp_t gfp)
1558 {
1559         struct crypt_config *cc = io->cc;
1560         struct bio *clone;
1561
1562         /*
1563          * We need the original biovec array in order to decrypt
1564          * the whole bio data *afterwards* -- thanks to immutable
1565          * biovecs we don't need to worry about the block layer
1566          * modifying the biovec array; so leverage bio_clone_fast().
1567          */
1568         clone = bio_clone_fast(io->base_bio, gfp, &cc->bs);
1569         if (!clone)
1570                 return 1;
1571
1572         crypt_inc_pending(io);
1573
1574         clone_init(io, clone);
1575         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1576
1577         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1578                 crypt_dec_pending(io);
1579                 bio_put(clone);
1580                 return 1;
1581         }
1582
1583         generic_make_request(clone);
1584         return 0;
1585 }
1586
1587 static void kcryptd_io_read_work(struct work_struct *work)
1588 {
1589         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1590
1591         crypt_inc_pending(io);
1592         if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOIO))
1593                 io->error = BLK_STS_RESOURCE;
1594         crypt_dec_pending(io);
1595 }
1596
1597 static void kcryptd_queue_read(struct dm_crypt_io *io)
1598 {
1599         struct crypt_config *cc = io->cc;
1600
1601         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_read_work);
1602         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1603 }
1604
1605 static void kcryptd_io_write(struct dm_crypt_io *io)
1606 {
1607         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1608
1609         generic_make_request(clone);
1610 }
1611
1612 #define crypt_io_from_node(node) rb_entry((node), struct dm_crypt_io, rb_node)
1613
1614 static int dmcrypt_write(void *data)
1615 {
1616         struct crypt_config *cc = data;
1617         struct dm_crypt_io *io;
1618
1619         while (1) {
1620                 struct rb_root write_tree;
1621                 struct blk_plug plug;
1622
1623                 DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
1624
1625                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1626 continue_locked:
1627
1628                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1629                         goto pop_from_list;
1630
1631                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1632                 __add_wait_queue(&cc->write_thread_wait, &wait);
1633
1634                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1635
1636                 if (unlikely(kthread_should_stop())) {
1637                         set_current_state(TASK_RUNNING);
1638                         remove_wait_queue(&cc->write_thread_wait, &wait);
1639                         break;
1640                 }
1641
1642                 schedule();
1643
1644                 set_current_state(TASK_RUNNING);
1645                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1646                 __remove_wait_queue(&cc->write_thread_wait, &wait);
1647                 goto continue_locked;
1648
1649 pop_from_list:
1650                 write_tree = cc->write_tree;
1651                 cc->write_tree = RB_ROOT;
1652                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1653
1654                 BUG_ON(rb_parent(write_tree.rb_node));
1655
1656                 /*
1657                  * Note: we cannot walk the tree here with rb_next because
1658                  * the structures may be freed when kcryptd_io_write is called.
1659                  */
1660                 blk_start_plug(&plug);
1661                 do {
1662                         io = crypt_io_from_node(rb_first(&write_tree));
1663                         rb_erase(&io->rb_node, &write_tree);
1664                         kcryptd_io_write(io);
1665                 } while (!RB_EMPTY_ROOT(&write_tree));
1666                 blk_finish_plug(&plug);
1667         }
1668         return 0;
1669 }
1670
1671 static void kcryptd_crypt_write_io_submit(struct dm_crypt_io *io, int async)
1672 {
1673         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1674         struct crypt_config *cc = io->cc;
1675         unsigned long flags;
1676         sector_t sector;
1677         struct rb_node **rbp, *parent;
1678
1679         if (unlikely(io->error)) {
1680                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1681                 bio_put(clone);
1682                 crypt_dec_pending(io);
1683                 return;
1684         }
1685
1686         /* crypt_convert should have filled the clone bio */
1687         BUG_ON(io->ctx.iter_out.bi_size);
1688
1689         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1690
1691         if (likely(!async) && test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags)) {
1692                 generic_make_request(clone);
1693                 return;
1694         }
1695
1696         spin_lock_irqsave(&cc->write_thread_wait.lock, flags);
1697         rbp = &cc->write_tree.rb_node;
1698         parent = NULL;
1699         sector = io->sector;
1700         while (*rbp) {
1701                 parent = *rbp;
1702                 if (sector < crypt_io_from_node(parent)->sector)
1703                         rbp = &(*rbp)->rb_left;
1704                 else
1705                         rbp = &(*rbp)->rb_right;
1706         }
1707         rb_link_node(&io->rb_node, parent, rbp);
1708         rb_insert_color(&io->rb_node, &cc->write_tree);
1709
1710         wake_up_locked(&cc->write_thread_wait);
1711         spin_unlock_irqrestore(&cc->write_thread_wait.lock, flags);
1712 }
1713
1714 static void kcryptd_crypt_write_convert(struct dm_crypt_io *io)
1715 {
1716         struct crypt_config *cc = io->cc;
1717         struct bio *clone;
1718         int crypt_finished;
1719         sector_t sector = io->sector;
1720         blk_status_t r;
1721
1722         /*
1723          * Prevent io from disappearing until this function completes.
1724          */
1725         crypt_inc_pending(io);
1726         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, NULL, io->base_bio, sector);
1727
1728         clone = crypt_alloc_buffer(io, io->base_bio->bi_iter.bi_size);
1729         if (unlikely(!clone)) {
1730                 io->error = BLK_STS_IOERR;
1731                 goto dec;
1732         }
1733
1734         io->ctx.bio_out = clone;
1735         io->ctx.iter_out = clone->bi_iter;
1736
1737         sector += bio_sectors(clone);
1738
1739         crypt_inc_pending(io);
1740         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1741         if (r)
1742                 io->error = r;
1743         crypt_finished = atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending);
1744
1745         /* Encryption was already finished, submit io now */
1746         if (crypt_finished) {
1747                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
1748                 io->sector = sector;
1749         }
1750
1751 dec:
1752         crypt_dec_pending(io);
1753 }
1754
1755 static void kcryptd_crypt_read_done(struct dm_crypt_io *io)
1756 {
1757         crypt_dec_pending(io);
1758 }
1759
1760 static void kcryptd_crypt_read_convert(struct dm_crypt_io *io)
1761 {
1762         struct crypt_config *cc = io->cc;
1763         blk_status_t r;
1764
1765         crypt_inc_pending(io);
1766
1767         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, io->base_bio, io->base_bio,
1768                            io->sector);
1769
1770         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1771         if (r)
1772                 io->error = r;
1773
1774         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
1775                 kcryptd_crypt_read_done(io);
1776
1777         crypt_dec_pending(io);
1778 }
1779
1780 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1781                                int error)
1782 {
1783         struct dm_crypt_request *dmreq = async_req->data;
1784         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1785         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1786         struct crypt_config *cc = io->cc;
1787
1788         /*
1789          * A request from crypto driver backlog is going to be processed now,
1790          * finish the completion and continue in crypt_convert().
1791          * (Callback will be called for the second time for this request.)
1792          */
1793         if (error == -EINPROGRESS) {
1794                 complete(&ctx->restart);
1795                 return;
1796         }
1797
1798         if (!error && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1799                 error = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv_of_dmreq(cc, dmreq), dmreq);
1800
1801         if (error == -EBADMSG) {
1802                 DMERR_LIMIT("INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu",
1803                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*org_sector_of_dmreq(cc, dmreq)));
1804                 io->error = BLK_STS_PROTECTION;
1805         } else if (error < 0)
1806                 io->error = BLK_STS_IOERR;
1807
1808         crypt_free_req(cc, req_of_dmreq(cc, dmreq), io->base_bio);
1809
1810         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending))
1811                 return;
1812
1813         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
1814                 kcryptd_crypt_read_done(io);
1815         else
1816                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 1);
1817 }
1818
1819 static void kcryptd_crypt(struct work_struct *work)
1820 {
1821         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1822
1823         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
1824                 kcryptd_crypt_read_convert(io);
1825         else
1826                 kcryptd_crypt_write_convert(io);
1827 }
1828
1829 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io)
1830 {
1831         struct crypt_config *cc = io->cc;
1832
1833         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt);
1834         queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
1835 }
1836
1837 static void crypt_free_tfms_aead(struct crypt_config *cc)
1838 {
1839         if (!cc->cipher_tfm.tfms_aead)
1840                 return;
1841
1842         if (cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
1843                 crypto_free_aead(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1844                 cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = NULL;
1845         }
1846
1847         kfree(cc->cipher_tfm.tfms_aead);
1848         cc->cipher_tfm.tfms_aead = NULL;
1849 }
1850
1851 static void crypt_free_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc)
1852 {
1853         unsigned i;
1854
1855         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1856                 return;
1857
1858         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++)
1859                 if (cc->cipher_tfm.tfms[i] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
1860                         crypto_free_skcipher(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
1861                         cc->cipher_tfm.tfms[i] = NULL;
1862                 }
1863
1864         kfree(cc->cipher_tfm.tfms);
1865         cc->cipher_tfm.tfms = NULL;
1866 }
1867
1868 static void crypt_free_tfms(struct crypt_config *cc)
1869 {
1870         if (crypt_integrity_aead(cc))
1871                 crypt_free_tfms_aead(cc);
1872         else
1873                 crypt_free_tfms_skcipher(cc);
1874 }
1875
1876 static int crypt_alloc_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1877 {
1878         unsigned i;
1879         int err;
1880
1881         cc->cipher_tfm.tfms = kzalloc(cc->tfms_count *
1882                                       sizeof(struct crypto_skcipher *), GFP_KERNEL);
1883         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1884                 return -ENOMEM;
1885
1886         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1887                 cc->cipher_tfm.tfms[i] = crypto_alloc_skcipher(ciphermode, 0, 0);
1888                 if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
1889                         err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
1890                         crypt_free_tfms(cc);
1891                         return err;
1892                 }
1893         }
1894
1895         return 0;
1896 }
1897
1898 static int crypt_alloc_tfms_aead(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1899 {
1900         int err;
1901
1902         cc->cipher_tfm.tfms = kmalloc(sizeof(struct crypto_aead *), GFP_KERNEL);
1903         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1904                 return -ENOMEM;
1905
1906         cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = crypto_alloc_aead(ciphermode, 0, 0);
1907         if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
1908                 err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1909                 crypt_free_tfms(cc);
1910                 return err;
1911         }
1912
1913         return 0;
1914 }
1915
1916 static int crypt_alloc_tfms(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1917 {
1918         if (crypt_integrity_aead(cc))
1919                 return crypt_alloc_tfms_aead(cc, ciphermode);
1920         else
1921                 return crypt_alloc_tfms_skcipher(cc, ciphermode);
1922 }
1923
1924 static unsigned crypt_subkey_size(struct crypt_config *cc)
1925 {
1926         return (cc->key_size - cc->key_extra_size) >> ilog2(cc->tfms_count);
1927 }
1928
1929 static unsigned crypt_authenckey_size(struct crypt_config *cc)
1930 {
1931         return crypt_subkey_size(cc) + RTA_SPACE(sizeof(struct crypto_authenc_key_param));
1932 }
1933
1934 /*
1935  * If AEAD is composed like authenc(hmac(sha256),xts(aes)),
1936  * the key must be for some reason in special format.
1937  * This funcion converts cc->key to this special format.
1938  */
1939 static void crypt_copy_authenckey(char *p, const void *key,
1940                                   unsigned enckeylen, unsigned authkeylen)
1941 {
1942         struct crypto_authenc_key_param *param;
1943         struct rtattr *rta;
1944
1945         rta = (struct rtattr *)p;
1946         param = RTA_DATA(rta);
1947         param->enckeylen = cpu_to_be32(enckeylen);
1948         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(*param));
1949         rta->rta_type = CRYPTO_AUTHENC_KEYA_PARAM;
1950         p += RTA_SPACE(sizeof(*param));
1951         memcpy(p, key + enckeylen, authkeylen);
1952         p += authkeylen;
1953         memcpy(p, key, enckeylen);
1954 }
1955
1956 static int crypt_setkey(struct crypt_config *cc)
1957 {
1958         unsigned subkey_size;
1959         int err = 0, i, r;
1960
1961         /* Ignore extra keys (which are used for IV etc) */
1962         subkey_size = crypt_subkey_size(cc);
1963
1964         if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
1965                 if (subkey_size < cc->key_mac_size)
1966                         return -EINVAL;
1967
1968                 crypt_copy_authenckey(cc->authenc_key, cc->key,
1969                                       subkey_size - cc->key_mac_size,
1970                                       cc->key_mac_size);
1971         }
1972
1973         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1974                 if (crypt_integrity_hmac(cc))
1975                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
1976                                 cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
1977                 else if (crypt_integrity_aead(cc))
1978                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
1979                                                cc->key + (i * subkey_size),
1980                                                subkey_size);
1981                 else
1982                         r = crypto_skcipher_setkey(cc->cipher_tfm.tfms[i],
1983                                                    cc->key + (i * subkey_size),
1984                                                    subkey_size);
1985                 if (r)
1986                         err = r;
1987         }
1988
1989         if (crypt_integrity_hmac(cc))
1990                 memzero_explicit(cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
1991
1992         return err;
1993 }
1994
1995 #ifdef CONFIG_KEYS
1996
1997 static bool contains_whitespace(const char *str)
1998 {
1999         while (*str)
2000                 if (isspace(*str++))
2001                         return true;
2002         return false;
2003 }
2004
2005 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2006 {
2007         char *new_key_string, *key_desc;
2008         int ret;
2009         struct key *key;
2010         const struct user_key_payload *ukp;
2011
2012         /*
2013          * Reject key_string with whitespace. dm core currently lacks code for
2014          * proper whitespace escaping in arguments on DM_TABLE_STATUS path.
2015          */
2016         if (contains_whitespace(key_string)) {
2017                 DMERR("whitespace chars not allowed in key string");
2018                 return -EINVAL;
2019         }
2020
2021         /* look for next ':' separating key_type from key_description */
2022         key_desc = strpbrk(key_string, ":");
2023         if (!key_desc || key_desc == key_string || !strlen(key_desc + 1))
2024                 return -EINVAL;
2025
2026         if (strncmp(key_string, "logon:", key_desc - key_string + 1) &&
2027             strncmp(key_string, "user:", key_desc - key_string + 1))
2028                 return -EINVAL;
2029
2030         new_key_string = kstrdup(key_string, GFP_KERNEL);
2031         if (!new_key_string)
2032                 return -ENOMEM;
2033
2034         key = request_key(key_string[0] == 'l' ? &key_type_logon : &key_type_user,
2035                           key_desc + 1, NULL);
2036         if (IS_ERR(key)) {
2037                 kzfree(new_key_string);
2038                 return PTR_ERR(key);
2039         }
2040
2041         down_read(&key->sem);
2042
2043         ukp = user_key_payload_locked(key);
2044         if (!ukp) {
2045                 up_read(&key->sem);
2046                 key_put(key);
2047                 kzfree(new_key_string);
2048                 return -EKEYREVOKED;
2049         }
2050
2051         if (cc->key_size != ukp->datalen) {
2052                 up_read(&key->sem);
2053                 key_put(key);
2054                 kzfree(new_key_string);
2055                 return -EINVAL;
2056         }
2057
2058         memcpy(cc->key, ukp->data, cc->key_size);
2059
2060         up_read(&key->sem);
2061         key_put(key);
2062
2063         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2064         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2065
2066         ret = crypt_setkey(cc);
2067
2068         if (!ret) {
2069                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2070                 kzfree(cc->key_string);
2071                 cc->key_string = new_key_string;
2072         } else
2073                 kzfree(new_key_string);
2074
2075         return ret;
2076 }
2077
2078 static int get_key_size(char **key_string)
2079 {
2080         char *colon, dummy;
2081         int ret;
2082
2083         if (*key_string[0] != ':')
2084                 return strlen(*key_string) >> 1;
2085
2086         /* look for next ':' in key string */
2087         colon = strpbrk(*key_string + 1, ":");
2088         if (!colon)
2089                 return -EINVAL;
2090
2091         if (sscanf(*key_string + 1, "%u%c", &ret, &dummy) != 2 || dummy != ':')
2092                 return -EINVAL;
2093
2094         *key_string = colon;
2095
2096         /* remaining key string should be :<logon|user>:<key_desc> */
2097
2098         return ret;
2099 }
2100
2101 #else
2102
2103 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2104 {
2105         return -EINVAL;
2106 }
2107
2108 static int get_key_size(char **key_string)
2109 {
2110         return (*key_string[0] == ':') ? -EINVAL : strlen(*key_string) >> 1;
2111 }
2112
2113 #endif
2114
2115 static int crypt_set_key(struct crypt_config *cc, char *key)
2116 {
2117         int r = -EINVAL;
2118         int key_string_len = strlen(key);
2119
2120         /* Hyphen (which gives a key_size of zero) means there is no key. */
2121         if (!cc->key_size && strcmp(key, "-"))
2122                 goto out;
2123
2124         /* ':' means the key is in kernel keyring, short-circuit normal key processing */
2125         if (key[0] == ':') {
2126                 r = crypt_set_keyring_key(cc, key + 1);
2127                 goto out;
2128         }
2129
2130         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2131         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2132
2133         /* wipe references to any kernel keyring key */
2134         kzfree(cc->key_string);
2135         cc->key_string = NULL;
2136
2137         /* Decode key from its hex representation. */
2138         if (cc->key_size && hex2bin(cc->key, key, cc->key_size) < 0)
2139                 goto out;
2140
2141         r = crypt_setkey(cc);
2142         if (!r)
2143                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2144
2145 out:
2146         /* Hex key string not needed after here, so wipe it. */
2147         memset(key, '0', key_string_len);
2148
2149         return r;
2150 }
2151
2152 static int crypt_wipe_key(struct crypt_config *cc)
2153 {
2154         int r;
2155
2156         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2157         get_random_bytes(&cc->key, cc->key_size);
2158         kzfree(cc->key_string);
2159         cc->key_string = NULL;
2160         r = crypt_setkey(cc);
2161         memset(&cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2162
2163         return r;
2164 }
2165
2166 static void crypt_calculate_pages_per_client(void)
2167 {
2168         unsigned long pages = (totalram_pages - totalhigh_pages) * DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT / 100;
2169
2170         if (!dm_crypt_clients_n)
2171                 return;
2172
2173         pages /= dm_crypt_clients_n;
2174         if (pages < DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT)
2175                 pages = DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT;
2176         dm_crypt_pages_per_client = pages;
2177 }
2178
2179 static void *crypt_page_alloc(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
2180 {
2181         struct crypt_config *cc = pool_data;
2182         struct page *page;
2183
2184         if (unlikely(percpu_counter_compare(&cc->n_allocated_pages, dm_crypt_pages_per_client) >= 0) &&
2185             likely(gfp_mask & __GFP_NORETRY))
2186                 return NULL;
2187
2188         page = alloc_page(gfp_mask);
2189         if (likely(page != NULL))
2190                 percpu_counter_add(&cc->n_allocated_pages, 1);
2191
2192         return page;
2193 }
2194
2195 static void crypt_page_free(void *page, void *pool_data)
2196 {
2197         struct crypt_config *cc = pool_data;
2198
2199         __free_page(page);
2200         percpu_counter_sub(&cc->n_allocated_pages, 1);
2201 }
2202
2203 static void crypt_dtr(struct dm_target *ti)
2204 {
2205         struct crypt_config *cc = ti->private;
2206
2207         ti->private = NULL;
2208
2209         if (!cc)
2210                 return;
2211
2212         if (cc->write_thread)
2213                 kthread_stop(cc->write_thread);
2214
2215         if (cc->io_queue)
2216                 destroy_workqueue(cc->io_queue);
2217         if (cc->crypt_queue)
2218                 destroy_workqueue(cc->crypt_queue);
2219
2220         crypt_free_tfms(cc);
2221
2222         bioset_exit(&cc->bs);
2223
2224         mempool_exit(&cc->page_pool);
2225         mempool_exit(&cc->req_pool);
2226         mempool_exit(&cc->tag_pool);
2227
2228         WARN_ON(percpu_counter_sum(&cc->n_allocated_pages) != 0);
2229         percpu_counter_destroy(&cc->n_allocated_pages);
2230
2231         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
2232                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
2233
2234         if (cc->dev)
2235                 dm_put_device(ti, cc->dev);
2236
2237         kzfree(cc->cipher);
2238         kzfree(cc->cipher_string);
2239         kzfree(cc->key_string);
2240         kzfree(cc->cipher_auth);
2241         kzfree(cc->authenc_key);
2242
2243         mutex_destroy(&cc->bio_alloc_lock);
2244
2245         /* Must zero key material before freeing */
2246         kzfree(cc);
2247
2248         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
2249         WARN_ON(!dm_crypt_clients_n);
2250         dm_crypt_clients_n--;
2251         crypt_calculate_pages_per_client();
2252         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
2253 }
2254
2255 static int crypt_ctr_ivmode(struct dm_target *ti, const char *ivmode)
2256 {
2257         struct crypt_config *cc = ti->private;
2258
2259         if (crypt_integrity_aead(cc))
2260                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2261         else
2262                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2263
2264         if (cc->iv_size)
2265                 /* at least a 64 bit sector number should fit in our buffer */
2266                 cc->iv_size = max(cc->iv_size,
2267                                   (unsigned int)(sizeof(u64) / sizeof(u8)));
2268         else if (ivmode) {
2269                 DMWARN("Selected cipher does not support IVs");
2270                 ivmode = NULL;
2271         }
2272
2273         /* Choose ivmode, see comments at iv code. */
2274         if (ivmode == NULL)
2275                 cc->iv_gen_ops = NULL;
2276         else if (strcmp(ivmode, "plain") == 0)
2277                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain_ops;
2278         else if (strcmp(ivmode, "plain64") == 0)
2279                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64_ops;
2280         else if (strcmp(ivmode, "plain64be") == 0)
2281                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64be_ops;
2282         else if (strcmp(ivmode, "essiv") == 0)
2283                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_essiv_ops;
2284         else if (strcmp(ivmode, "benbi") == 0)
2285                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_benbi_ops;
2286         else if (strcmp(ivmode, "null") == 0)
2287                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_null_ops;
2288         else if (strcmp(ivmode, "lmk") == 0) {
2289                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_lmk_ops;
2290                 /*
2291                  * Version 2 and 3 is recognised according
2292                  * to length of provided multi-key string.
2293                  * If present (version 3), last key is used as IV seed.
2294                  * All keys (including IV seed) are always the same size.
2295                  */
2296                 if (cc->key_size % cc->key_parts) {
2297                         cc->key_parts++;
2298                         cc->key_extra_size = cc->key_size / cc->key_parts;
2299                 }
2300         } else if (strcmp(ivmode, "tcw") == 0) {
2301                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_tcw_ops;
2302                 cc->key_parts += 2; /* IV + whitening */
2303                 cc->key_extra_size = cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE;
2304         } else if (strcmp(ivmode, "random") == 0) {
2305                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_random_ops;
2306                 /* Need storage space in integrity fields. */
2307                 cc->integrity_iv_size = cc->iv_size;
2308         } else {
2309                 ti->error = "Invalid IV mode";
2310                 return -EINVAL;
2311         }
2312
2313         return 0;
2314 }
2315
2316 /*
2317  * Workaround to parse cipher algorithm from crypto API spec.
2318  * The cc->cipher is currently used only in ESSIV.
2319  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2320  */
2321 static int crypt_ctr_blkdev_cipher(struct crypt_config *cc)
2322 {
2323         const char *alg_name = NULL;
2324         char *start, *end;
2325
2326         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2327                 alg_name = crypto_tfm_alg_name(crypto_aead_tfm(any_tfm_aead(cc)));
2328                 if (!alg_name)
2329                         return -EINVAL;
2330                 if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
2331                         alg_name = strchr(alg_name, ',');
2332                         if (!alg_name)
2333                                 return -EINVAL;
2334                 }
2335                 alg_name++;
2336         } else {
2337                 alg_name = crypto_tfm_alg_name(crypto_skcipher_tfm(any_tfm(cc)));
2338                 if (!alg_name)
2339                         return -EINVAL;
2340         }
2341
2342         start = strchr(alg_name, '(');
2343         end = strchr(alg_name, ')');
2344
2345         if (!start && !end) {
2346                 cc->cipher = kstrdup(alg_name, GFP_KERNEL);
2347                 return cc->cipher ? 0 : -ENOMEM;
2348         }
2349
2350         if (!start || !end || ++start >= end)
2351                 return -EINVAL;
2352
2353         cc->cipher = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2354         if (!cc->cipher)
2355                 return -ENOMEM;
2356
2357         strncpy(cc->cipher, start, end - start);
2358
2359         return 0;
2360 }
2361
2362 /*
2363  * Workaround to parse HMAC algorithm from AEAD crypto API spec.
2364  * The HMAC is needed to calculate tag size (HMAC digest size).
2365  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2366  */
2367 static int crypt_ctr_auth_cipher(struct crypt_config *cc, char *cipher_api)
2368 {
2369         char *start, *end, *mac_alg = NULL;
2370         struct crypto_ahash *mac;
2371
2372         if (!strstarts(cipher_api, "authenc("))
2373                 return 0;
2374
2375         start = strchr(cipher_api, '(');
2376         end = strchr(cipher_api, ',');
2377         if (!start || !end || ++start > end)
2378                 return -EINVAL;
2379
2380         mac_alg = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2381         if (!mac_alg)
2382                 return -ENOMEM;
2383         strncpy(mac_alg, start, end - start);
2384
2385         mac = crypto_alloc_ahash(mac_alg, 0, 0);
2386         kfree(mac_alg);
2387
2388         if (IS_ERR(mac))
2389                 return PTR_ERR(mac);
2390
2391         cc->key_mac_size = crypto_ahash_digestsize(mac);
2392         crypto_free_ahash(mac);
2393
2394         cc->authenc_key = kmalloc(crypt_authenckey_size(cc), GFP_KERNEL);
2395         if (!cc->authenc_key)
2396                 return -ENOMEM;
2397
2398         return 0;
2399 }
2400
2401 static int crypt_ctr_cipher_new(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2402                                 char **ivmode, char **ivopts)
2403 {
2404         struct crypt_config *cc = ti->private;
2405         char *tmp, *cipher_api;
2406         int ret = -EINVAL;
2407
2408         cc->tfms_count = 1;
2409
2410         /*
2411          * New format (capi: prefix)
2412          * capi:cipher_api_spec-iv:ivopts
2413          */
2414         tmp = &cipher_in[strlen("capi:")];
2415         cipher_api = strsep(&tmp, "-");
2416         *ivmode = strsep(&tmp, ":");
2417         *ivopts = tmp;
2418
2419         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "lmk"))
2420                 cc->tfms_count = 64;
2421
2422         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2423
2424         /* Allocate cipher */
2425         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2426         if (ret < 0) {
2427                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2428                 return ret;
2429         }
2430
2431         /* Alloc AEAD, can be used only in new format. */
2432         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2433                 ret = crypt_ctr_auth_cipher(cc, cipher_api);
2434                 if (ret < 0) {
2435                         ti->error = "Invalid AEAD cipher spec";
2436                         return -ENOMEM;
2437                 }
2438                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2439         } else
2440                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2441
2442         ret = crypt_ctr_blkdev_cipher(cc);
2443         if (ret < 0) {
2444                 ti->error = "Cannot allocate cipher string";
2445                 return -ENOMEM;
2446         }
2447
2448         return 0;
2449 }
2450
2451 static int crypt_ctr_cipher_old(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2452                                 char **ivmode, char **ivopts)
2453 {
2454         struct crypt_config *cc = ti->private;
2455         char *tmp, *cipher, *chainmode, *keycount;
2456         char *cipher_api = NULL;
2457         int ret = -EINVAL;
2458         char dummy;
2459
2460         if (strchr(cipher_in, '(') || crypt_integrity_aead(cc)) {
2461                 ti->error = "Bad cipher specification";
2462                 return -EINVAL;
2463         }
2464
2465         /*
2466          * Legacy dm-crypt cipher specification
2467          * cipher[:keycount]-mode-iv:ivopts
2468          */
2469         tmp = cipher_in;
2470         keycount = strsep(&tmp, "-");
2471         cipher = strsep(&keycount, ":");
2472
2473         if (!keycount)
2474                 cc->tfms_count = 1;
2475         else if (sscanf(keycount, "%u%c", &cc->tfms_count, &dummy) != 1 ||
2476                  !is_power_of_2(cc->tfms_count)) {
2477                 ti->error = "Bad cipher key count specification";
2478                 return -EINVAL;
2479         }
2480         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2481
2482         cc->cipher = kstrdup(cipher, GFP_KERNEL);
2483         if (!cc->cipher)
2484                 goto bad_mem;
2485
2486         chainmode = strsep(&tmp, "-");
2487         *ivopts = strsep(&tmp, "-");
2488         *ivmode = strsep(&*ivopts, ":");
2489
2490         if (tmp)
2491                 DMWARN("Ignoring unexpected additional cipher options");
2492
2493         /*
2494          * For compatibility with the original dm-crypt mapping format, if
2495          * only the cipher name is supplied, use cbc-plain.
2496          */
2497         if (!chainmode || (!strcmp(chainmode, "plain") && !*ivmode)) {
2498                 chainmode = "cbc";
2499                 *ivmode = "plain";
2500         }
2501
2502         if (strcmp(chainmode, "ecb") && !*ivmode) {
2503                 ti->error = "IV mechanism required";
2504                 return -EINVAL;
2505         }
2506
2507         cipher_api = kmalloc(CRYPTO_MAX_ALG_NAME, GFP_KERNEL);
2508         if (!cipher_api)
2509                 goto bad_mem;
2510
2511         ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2512                        "%s(%s)", chainmode, cipher);
2513         if (ret < 0) {
2514                 kfree(cipher_api);
2515                 goto bad_mem;
2516         }
2517
2518         /* Allocate cipher */
2519         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2520         if (ret < 0) {
2521                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2522                 kfree(cipher_api);
2523                 return ret;
2524         }
2525         kfree(cipher_api);
2526
2527         return 0;
2528 bad_mem:
2529         ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2530         return -ENOMEM;
2531 }
2532
2533 static int crypt_ctr_cipher(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key)
2534 {
2535         struct crypt_config *cc = ti->private;
2536         char *ivmode = NULL, *ivopts = NULL;
2537         int ret;
2538
2539         cc->cipher_string = kstrdup(cipher_in, GFP_KERNEL);
2540         if (!cc->cipher_string) {
2541                 ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2542                 return -ENOMEM;
2543         }
2544
2545         if (strstarts(cipher_in, "capi:"))
2546                 ret = crypt_ctr_cipher_new(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2547         else
2548                 ret = crypt_ctr_cipher_old(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2549         if (ret)
2550                 return ret;
2551
2552         /* Initialize IV */
2553         ret = crypt_ctr_ivmode(ti, ivmode);
2554         if (ret < 0)
2555                 return ret;
2556
2557         /* Initialize and set key */
2558         ret = crypt_set_key(cc, key);
2559         if (ret < 0) {
2560                 ti->error = "Error decoding and setting key";
2561                 return ret;
2562         }
2563
2564         /* Allocate IV */
2565         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->ctr) {
2566                 ret = cc->iv_gen_ops->ctr(cc, ti, ivopts);
2567                 if (ret < 0) {
2568                         ti->error = "Error creating IV";
2569                         return ret;
2570                 }
2571         }
2572
2573         /* Initialize IV (set keys for ESSIV etc) */
2574         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init) {
2575                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
2576                 if (ret < 0) {
2577                         ti->error = "Error initialising IV";
2578                         return ret;
2579                 }
2580         }
2581
2582         /* wipe the kernel key payload copy */
2583         if (cc->key_string)
2584                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2585
2586         return ret;
2587 }
2588
2589 static int crypt_ctr_optional(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2590 {
2591         struct crypt_config *cc = ti->private;
2592         struct dm_arg_set as;
2593         static const struct dm_arg _args[] = {
2594                 {0, 6, "Invalid number of feature args"},
2595         };
2596         unsigned int opt_params, val;
2597         const char *opt_string, *sval;
2598         char dummy;
2599         int ret;
2600
2601         /* Optional parameters */
2602         as.argc = argc;
2603         as.argv = argv;
2604
2605         ret = dm_read_arg_group(_args, &as, &opt_params, &ti->error);
2606         if (ret)
2607                 return ret;
2608
2609         while (opt_params--) {
2610                 opt_string = dm_shift_arg(&as);
2611                 if (!opt_string) {
2612                         ti->error = "Not enough feature arguments";
2613                         return -EINVAL;
2614                 }
2615
2616                 if (!strcasecmp(opt_string, "allow_discards"))
2617                         ti->num_discard_bios = 1;
2618
2619                 else if (!strcasecmp(opt_string, "same_cpu_crypt"))
2620                         set_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2621
2622                 else if (!strcasecmp(opt_string, "submit_from_crypt_cpus"))
2623                         set_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2624                 else if (sscanf(opt_string, "integrity:%u:", &val) == 1) {
2625                         if (val == 0 || val > MAX_TAG_SIZE) {
2626                                 ti->error = "Invalid integrity arguments";
2627                                 return -EINVAL;
2628                         }
2629                         cc->on_disk_tag_size = val;
2630                         sval = strchr(opt_string + strlen("integrity:"), ':') + 1;
2631                         if (!strcasecmp(sval, "aead")) {
2632                                 set_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
2633                         } else  if (strcasecmp(sval, "none")) {
2634                                 ti->error = "Unknown integrity profile";
2635                                 return -EINVAL;
2636                         }
2637
2638                         cc->cipher_auth = kstrdup(sval, GFP_KERNEL);
2639                         if (!cc->cipher_auth)
2640                                 return -ENOMEM;
2641                 } else if (sscanf(opt_string, "sector_size:%hu%c", &cc->sector_size, &dummy) == 1) {
2642                         if (cc->sector_size < (1 << SECTOR_SHIFT) ||
2643                             cc->sector_size > 4096 ||
2644                             (cc->sector_size & (cc->sector_size - 1))) {
2645                                 ti->error = "Invalid feature value for sector_size";
2646                                 return -EINVAL;
2647                         }
2648                         if (ti->len & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) {
2649                                 ti->error = "Device size is not multiple of sector_size feature";
2650                                 return -EINVAL;
2651                         }
2652                         cc->sector_shift = __ffs(cc->sector_size) - SECTOR_SHIFT;
2653                 } else if (!strcasecmp(opt_string, "iv_large_sectors"))
2654                         set_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2655                 else {
2656                         ti->error = "Invalid feature arguments";
2657                         return -EINVAL;
2658                 }
2659         }
2660
2661         return 0;
2662 }
2663
2664 /*
2665  * Construct an encryption mapping:
2666  * <cipher> [<key>|:<key_size>:<user|logon>:<key_description>] <iv_offset> <dev_path> <start>
2667  */
2668 static int crypt_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2669 {
2670         struct crypt_config *cc;
2671         int key_size;
2672         unsigned int align_mask;
2673         unsigned long long tmpll;
2674         int ret;
2675         size_t iv_size_padding, additional_req_size;
2676         char dummy;
2677
2678         if (argc < 5) {
2679                 ti->error = "Not enough arguments";
2680                 return -EINVAL;
2681         }
2682
2683         key_size = get_key_size(&argv[1]);
2684         if (key_size < 0) {
2685                 ti->error = "Cannot parse key size";
2686                 return -EINVAL;
2687         }
2688
2689         cc = kzalloc(sizeof(*cc) + key_size * sizeof(u8), GFP_KERNEL);
2690         if (!cc) {
2691                 ti->error = "Cannot allocate encryption context";
2692                 return -ENOMEM;
2693         }
2694         cc->key_size = key_size;
2695         cc->sector_size = (1 << SECTOR_SHIFT);
2696         cc->sector_shift = 0;
2697
2698         ti->private = cc;
2699
2700         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
2701         dm_crypt_clients_n++;
2702         crypt_calculate_pages_per_client();
2703         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
2704
2705         ret = percpu_counter_init(&cc->n_allocated_pages, 0, GFP_KERNEL);
2706         if (ret < 0)
2707                 goto bad;
2708
2709         /* Optional parameters need to be read before cipher constructor */
2710         if (argc > 5) {
2711                 ret = crypt_ctr_optional(ti, argc - 5, &argv[5]);
2712                 if (ret)
2713                         goto bad;
2714         }
2715
2716         ret = crypt_ctr_cipher(ti, argv[0], argv[1]);
2717         if (ret < 0)
2718                 goto bad;
2719
2720         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2721                 cc->dmreq_start = sizeof(struct aead_request);
2722                 cc->dmreq_start += crypto_aead_reqsize(any_tfm_aead(cc));
2723                 align_mask = crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc));
2724         } else {
2725                 cc->dmreq_start = sizeof(struct skcipher_request);
2726                 cc->dmreq_start += crypto_skcipher_reqsize(any_tfm(cc));
2727                 align_mask = crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc));
2728         }
2729         cc->dmreq_start = ALIGN(cc->dmreq_start, __alignof__(struct dm_crypt_request));
2730
2731         if (align_mask < CRYPTO_MINALIGN) {
2732                 /* Allocate the padding exactly */
2733                 iv_size_padding = -(cc->dmreq_start + sizeof(struct dm_crypt_request))
2734                                 & align_mask;
2735         } else {
2736                 /*
2737                  * If the cipher requires greater alignment than kmalloc
2738                  * alignment, we don't know the exact position of the
2739                  * initialization vector. We must assume worst case.
2740                  */
2741                 iv_size_padding = align_mask;
2742         }
2743
2744         /*  ...| IV + padding | original IV | original sec. number | bio tag offset | */
2745         additional_req_size = sizeof(struct dm_crypt_request) +
2746                 iv_size_padding + cc->iv_size +
2747                 cc->iv_size +
2748                 sizeof(uint64_t) +
2749                 sizeof(unsigned int);
2750
2751         ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->req_pool, MIN_IOS, cc->dmreq_start + additional_req_size);
2752         if (ret) {
2753                 ti->error = "Cannot allocate crypt request mempool";
2754                 goto bad;
2755         }
2756
2757         cc->per_bio_data_size = ti->per_io_data_size =
2758                 ALIGN(sizeof(struct dm_crypt_io) + cc->dmreq_start + additional_req_size,
2759                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN);
2760
2761         ret = mempool_init(&cc->page_pool, BIO_MAX_PAGES, crypt_page_alloc, crypt_page_free, cc);
2762         if (ret) {
2763                 ti->error = "Cannot allocate page mempool";
2764                 goto bad;
2765         }
2766
2767         ret = bioset_init(&cc->bs, MIN_IOS, 0, BIOSET_NEED_BVECS);
2768         if (ret) {
2769                 ti->error = "Cannot allocate crypt bioset";
2770                 goto bad;
2771         }
2772
2773         mutex_init(&cc->bio_alloc_lock);
2774
2775         ret = -EINVAL;
2776         if ((sscanf(argv[2], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) ||
2777             (tmpll & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1))) {
2778                 ti->error = "Invalid iv_offset sector";
2779                 goto bad;
2780         }
2781         cc->iv_offset = tmpll;
2782
2783         ret = dm_get_device(ti, argv[3], dm_table_get_mode(ti->table), &cc->dev);
2784         if (ret) {
2785                 ti->error = "Device lookup failed";
2786                 goto bad;
2787         }
2788
2789         ret = -EINVAL;
2790         if (sscanf(argv[4], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) {
2791                 ti->error = "Invalid device sector";
2792                 goto bad;
2793         }
2794         cc->start = tmpll;
2795
2796         if (crypt_integrity_aead(cc) || cc->integrity_iv_size) {
2797                 ret = crypt_integrity_ctr(cc, ti);
2798                 if (ret)
2799                         goto bad;
2800
2801                 cc->tag_pool_max_sectors = POOL_ENTRY_SIZE / cc->on_disk_tag_size;
2802                 if (!cc->tag_pool_max_sectors)
2803                         cc->tag_pool_max_sectors = 1;
2804
2805                 ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->tag_pool, MIN_IOS,
2806                         cc->tag_pool_max_sectors * cc->on_disk_tag_size);
2807                 if (ret) {
2808                         ti->error = "Cannot allocate integrity tags mempool";
2809                         goto bad;
2810                 }
2811
2812                 cc->tag_pool_max_sectors <<= cc->sector_shift;
2813         }
2814
2815         ret = -ENOMEM;
2816         cc->io_queue = alloc_workqueue("kcryptd_io", WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM, 1);
2817         if (!cc->io_queue) {
2818                 ti->error = "Couldn't create kcryptd io queue";
2819                 goto bad;
2820         }
2821
2822         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
2823                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd", WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM, 1);
2824         else
2825                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd",
2826                                                   WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND,
2827                                                   num_online_cpus());
2828         if (!cc->crypt_queue) {
2829                 ti->error = "Couldn't create kcryptd queue";
2830                 goto bad;
2831         }
2832
2833         init_waitqueue_head(&cc->write_thread_wait);
2834         cc->write_tree = RB_ROOT;
2835
2836         cc->write_thread = kthread_create(dmcrypt_write, cc, "dmcrypt_write");
2837         if (IS_ERR(cc->write_thread)) {
2838                 ret = PTR_ERR(cc->write_thread);
2839                 cc->write_thread = NULL;
2840                 ti->error = "Couldn't spawn write thread";
2841                 goto bad;
2842         }
2843         wake_up_process(cc->write_thread);
2844
2845         ti->num_flush_bios = 1;
2846
2847         return 0;
2848
2849 bad:
2850         crypt_dtr(ti);
2851         return ret;
2852 }
2853
2854 static int crypt_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio)
2855 {
2856         struct dm_crypt_io *io;
2857         struct crypt_config *cc = ti->private;
2858
2859         /*
2860          * If bio is REQ_PREFLUSH or REQ_OP_DISCARD, just bypass crypt queues.
2861          * - for REQ_PREFLUSH device-mapper core ensures that no IO is in-flight
2862          * - for REQ_OP_DISCARD caller must use flush if IO ordering matters
2863          */
2864         if (unlikely(bio->bi_opf & REQ_PREFLUSH ||
2865             bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD)) {
2866                 bio_set_dev(bio, cc->dev->bdev);
2867                 if (bio_sectors(bio))
2868                         bio->bi_iter.bi_sector = cc->start +
2869                                 dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector);
2870                 return DM_MAPIO_REMAPPED;
2871         }
2872
2873         /*
2874          * Check if bio is too large, split as needed.
2875          */
2876         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size > (BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT)) &&
2877             (bio_data_dir(bio) == WRITE || cc->on_disk_tag_size))
2878                 dm_accept_partial_bio(bio, ((BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT) >> SECTOR_SHIFT));
2879
2880         /*
2881          * Ensure that bio is a multiple of internal sector encryption size
2882          * and is aligned to this size as defined in IO hints.
2883          */
2884         if (unlikely((bio->bi_iter.bi_sector & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) != 0))
2885                 return DM_MAPIO_KILL;
2886
2887         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size & (cc->sector_size - 1)))
2888                 return DM_MAPIO_KILL;
2889
2890         io = dm_per_bio_data(bio, cc->per_bio_data_size);
2891         crypt_io_init(io, cc, bio, dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector));
2892
2893         if (cc->on_disk_tag_size) {
2894                 unsigned tag_len = cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> cc->sector_shift);
2895
2896                 if (unlikely(tag_len > KMALLOC_MAX_SIZE) ||
2897                     unlikely(!(io->integrity_metadata = kmalloc(tag_len,
2898                                 GFP_NOIO | __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN)))) {
2899                         if (bio_sectors(bio) > cc->tag_pool_max_sectors)
2900                                 dm_accept_partial_bio(bio, cc->tag_pool_max_sectors);
2901                         io->integrity_metadata = mempool_alloc(&cc->tag_pool, GFP_NOIO);
2902                         io->integrity_metadata_from_pool = true;
2903                 }
2904         }
2905
2906         if (crypt_integrity_aead(cc))
2907                 io->ctx.r.req_aead = (struct aead_request *)(io + 1);
2908         else
2909                 io->ctx.r.req = (struct skcipher_request *)(io + 1);
2910
2911         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
2912                 if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOWAIT))
2913                         kcryptd_queue_read(io);
2914         } else
2915                 kcryptd_queue_crypt(io);
2916
2917         return DM_MAPIO_SUBMITTED;
2918 }
2919
2920 static void crypt_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
2921                          unsigned status_flags, char *result, unsigned maxlen)
2922 {
2923         struct crypt_config *cc = ti->private;
2924         unsigned i, sz = 0;
2925         int num_feature_args = 0;
2926
2927         switch (type) {
2928         case STATUSTYPE_INFO:
2929                 result[0] = '\0';
2930                 break;
2931
2932         case STATUSTYPE_TABLE:
2933                 DMEMIT("%s ", cc->cipher_string);
2934
2935                 if (cc->key_size > 0) {
2936                         if (cc->key_string)
2937                                 DMEMIT(":%u:%s", cc->key_size, cc->key_string);
2938                         else
2939                                 for (i = 0; i < cc->key_size; i++)
2940                                         DMEMIT("%02x", cc->key[i]);
2941                 } else
2942                         DMEMIT("-");
2943
2944                 DMEMIT(" %llu %s %llu", (unsigned long long)cc->iv_offset,
2945                                 cc->dev->name, (unsigned long long)cc->start);
2946
2947                 num_feature_args += !!ti->num_discard_bios;
2948                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2949                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2950                 num_feature_args += cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT);
2951                 num_feature_args += test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2952                 if (cc->on_disk_tag_size)
2953                         num_feature_args++;
2954                 if (num_feature_args) {
2955                         DMEMIT(" %d", num_feature_args);
2956                         if (ti->num_discard_bios)
2957                                 DMEMIT(" allow_discards");
2958                         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
2959                                 DMEMIT(" same_cpu_crypt");
2960                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags))
2961                                 DMEMIT(" submit_from_crypt_cpus");
2962                         if (cc->on_disk_tag_size)
2963                                 DMEMIT(" integrity:%u:%s", cc->on_disk_tag_size, cc->cipher_auth);
2964                         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT))
2965                                 DMEMIT(" sector_size:%d", cc->sector_size);
2966                         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
2967                                 DMEMIT(" iv_large_sectors");
2968                 }
2969
2970                 break;
2971         }
2972 }
2973
2974 static void crypt_postsuspend(struct dm_target *ti)
2975 {
2976         struct crypt_config *cc = ti->private;
2977
2978         set_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
2979 }
2980
2981 static int crypt_preresume(struct dm_target *ti)
2982 {
2983         struct crypt_config *cc = ti->private;
2984
2985         if (!test_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags)) {
2986                 DMERR("aborting resume - crypt key is not set.");
2987                 return -EAGAIN;
2988         }
2989
2990         return 0;
2991 }
2992
2993 static void crypt_resume(struct dm_target *ti)
2994 {
2995         struct crypt_config *cc = ti->private;
2996
2997         clear_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
2998 }
2999
3000 /* Message interface
3001  *      key set <key>
3002  *      key wipe
3003  */
3004 static int crypt_message(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv,
3005                          char *result, unsigned maxlen)
3006 {
3007         struct crypt_config *cc = ti->private;
3008         int key_size, ret = -EINVAL;
3009
3010         if (argc < 2)
3011                 goto error;
3012
3013         if (!strcasecmp(argv[0], "key")) {
3014                 if (!test_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags)) {
3015                         DMWARN("not suspended during key manipulation.");
3016                         return -EINVAL;
3017                 }
3018                 if (argc == 3 && !strcasecmp(argv[1], "set")) {
3019                         /* The key size may not be changed. */
3020                         key_size = get_key_size(&argv[2]);
3021                         if (key_size < 0 || cc->key_size != key_size) {
3022                                 memset(argv[2], '0', strlen(argv[2]));
3023                                 return -EINVAL;
3024                         }
3025
3026                         ret = crypt_set_key(cc, argv[2]);
3027                         if (ret)
3028                                 return ret;
3029                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init)
3030                                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
3031                         /* wipe the kernel key payload copy */
3032                         if (cc->key_string)
3033                                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
3034                         return ret;
3035                 }
3036                 if (argc == 2 && !strcasecmp(argv[1], "wipe")) {
3037                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->wipe) {
3038                                 ret = cc->iv_gen_ops->wipe(cc);
3039                                 if (ret)
3040                                         return ret;
3041                         }
3042                         return crypt_wipe_key(cc);
3043                 }
3044         }
3045
3046 error:
3047         DMWARN("unrecognised message received.");
3048         return -EINVAL;
3049 }
3050
3051 static int crypt_iterate_devices(struct dm_target *ti,
3052                                  iterate_devices_callout_fn fn, void *data)
3053 {
3054         struct crypt_config *cc = ti->private;
3055
3056         return fn(ti, cc->dev, cc->start, ti->len, data);
3057 }
3058
3059 static void crypt_io_hints(struct dm_target *ti, struct queue_limits *limits)
3060 {
3061         struct crypt_config *cc = ti->private;
3062
3063         /*
3064          * Unfortunate constraint that is required to avoid the potential
3065          * for exceeding underlying device's max_segments limits -- due to
3066          * crypt_alloc_buffer() possibly allocating pages for the encryption
3067          * bio that are not as physically contiguous as the original bio.
3068          */
3069         limits->max_segment_size = PAGE_SIZE;
3070
3071         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
3072                 limits->logical_block_size = cc->sector_size;
3073                 limits->physical_block_size = cc->sector_size;
3074                 blk_limits_io_min(limits, cc->sector_size);
3075         }
3076 }
3077
3078 static struct target_type crypt_target = {
3079         .name   = "crypt",
3080         .version = {1, 18, 1},
3081         .module = THIS_MODULE,
3082         .ctr    = crypt_ctr,
3083         .dtr    = crypt_dtr,
3084         .map    = crypt_map,
3085         .status = crypt_status,
3086         .postsuspend = crypt_postsuspend,
3087         .preresume = crypt_preresume,
3088         .resume = crypt_resume,
3089         .message = crypt_message,
3090         .iterate_devices = crypt_iterate_devices,
3091         .io_hints = crypt_io_hints,
3092 };
3093
3094 static int __init dm_crypt_init(void)
3095 {
3096         int r;
3097
3098         r = dm_register_target(&crypt_target);
3099         if (r < 0)
3100                 DMERR("register failed %d", r);
3101
3102         return r;
3103 }
3104
3105 static void __exit dm_crypt_exit(void)
3106 {
3107         dm_unregister_target(&crypt_target);
3108 }
3109
3110 module_init(dm_crypt_init);
3111 module_exit(dm_crypt_exit);
3112
3113 MODULE_AUTHOR("Jana Saout <jana@saout.de>");
3114 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " target for transparent encryption / decryption");
3115 MODULE_LICENSE("GPL");