fs/crypto/keysetup.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Key setup facility for FS encryption support.
   4  *
   5  * Copyright (C) 2015, Google, Inc.
   6  *
   7  * Originally written by Michael Halcrow, Ildar Muslukhov, and Uday Savagaonkar.
   8  * Heavily modified since then.
   9  */
  10
  11 #include <crypto/skcipher.h>
  12 #include <linux/random.h>
  13
  14 #include "fscrypt_private.h"
  15
  16 struct fscrypt_mode fscrypt_modes[] = {
  17         [FSCRYPT_MODE_AES_256_XTS] = {
  18                 .friendly_name = "AES-256-XTS",
  19                 .cipher_str = "xts(aes)",
  20                 .keysize = 64,
  21                 .security_strength = 32,
  22                 .ivsize = 16,
  23                 .blk_crypto_mode = BLK_ENCRYPTION_MODE_AES_256_XTS,
  24         },
  25         [FSCRYPT_MODE_AES_256_CTS] = {
  26                 .friendly_name = "AES-256-CTS-CBC",
  27                 .cipher_str = "cts(cbc(aes))",
  28                 .keysize = 32,
  29                 .security_strength = 32,
  30                 .ivsize = 16,
  31         },
  32         [FSCRYPT_MODE_AES_128_CBC] = {
  33                 .friendly_name = "AES-128-CBC-ESSIV",
  34                 .cipher_str = "essiv(cbc(aes),sha256)",
  35                 .keysize = 16,
  36                 .security_strength = 16,
  37                 .ivsize = 16,
  38                 .blk_crypto_mode = BLK_ENCRYPTION_MODE_AES_128_CBC_ESSIV,
  39         },
  40         [FSCRYPT_MODE_AES_128_CTS] = {
  41                 .friendly_name = "AES-128-CTS-CBC",
  42                 .cipher_str = "cts(cbc(aes))",
  43                 .keysize = 16,
  44                 .security_strength = 16,
  45                 .ivsize = 16,
  46         },
  47         [FSCRYPT_MODE_SM4_XTS] = {
  48                 .friendly_name = "SM4-XTS",
  49                 .cipher_str = "xts(sm4)",
  50                 .keysize = 32,
  51                 .security_strength = 16,
  52                 .ivsize = 16,
  53                 .blk_crypto_mode = BLK_ENCRYPTION_MODE_SM4_XTS,
  54         },
  55         [FSCRYPT_MODE_SM4_CTS] = {
  56                 .friendly_name = "SM4-CTS-CBC",
  57                 .cipher_str = "cts(cbc(sm4))",
  58                 .keysize = 16,
  59                 .security_strength = 16,
  60                 .ivsize = 16,
  61         },
  62         [FSCRYPT_MODE_ADIANTUM] = {
  63                 .friendly_name = "Adiantum",
  64                 .cipher_str = "adiantum(xchacha12,aes)",
  65                 .keysize = 32,
  66                 .security_strength = 32,
  67                 .ivsize = 32,
  68                 .blk_crypto_mode = BLK_ENCRYPTION_MODE_ADIANTUM,
  69         },
  70         [FSCRYPT_MODE_AES_256_HCTR2] = {
  71                 .friendly_name = "AES-256-HCTR2",
  72                 .cipher_str = "hctr2(aes)",
  73                 .keysize = 32,
  74                 .security_strength = 32,
  75                 .ivsize = 32,
  76         },
  77 };
  78
  79 static DEFINE_MUTEX(fscrypt_mode_key_setup_mutex);
  80
  81 static struct fscrypt_mode *
  82 select_encryption_mode(const union fscrypt_policy *policy,
  83                        const struct inode *inode)
  84 {
  85         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(fscrypt_modes) != FSCRYPT_MODE_MAX + 1);
  86
  87         if (S_ISREG(inode->i_mode))
  88                 return &fscrypt_modes[fscrypt_policy_contents_mode(policy)];
  89
  90         if (S_ISDIR(inode->i_mode) || S_ISLNK(inode->i_mode))
  91                 return &fscrypt_modes[fscrypt_policy_fnames_mode(policy)];
  92
  93         WARN_ONCE(1, "fscrypt: filesystem tried to load encryption info for inode %lu, which is not encryptable (file type %d)\n",
  94                   inode->i_ino, (inode->i_mode & S_IFMT));
  95         return ERR_PTR(-EINVAL);
  96 }
  97
  98 /* Create a symmetric cipher object for the given encryption mode and key */
  99 static struct crypto_skcipher *
 100 fscrypt_allocate_skcipher(struct fscrypt_mode *mode, const u8 *raw_key,
 101                           const struct inode *inode)
 102 {
 103         struct crypto_skcipher *tfm;
 104         int err;
 105
 106         tfm = crypto_alloc_skcipher(mode->cipher_str, 0, 0);
 107         if (IS_ERR(tfm)) {
 108                 if (PTR_ERR(tfm) == -ENOENT) {
 109                         fscrypt_warn(inode,
 110                                      "Missing crypto API support for %s (API name: \"%s\")",
 111                                      mode->friendly_name, mode->cipher_str);
 112                         return ERR_PTR(-ENOPKG);
 113                 }
 114                 fscrypt_err(inode, "Error allocating '%s' transform: %ld",
 115                             mode->cipher_str, PTR_ERR(tfm));
 116                 return tfm;
 117         }
 118         if (!xchg(&mode->logged_cryptoapi_impl, 1)) {
 119                 /*
 120                  * fscrypt performance can vary greatly depending on which
 121                  * crypto algorithm implementation is used.  Help people debug
 122                  * performance problems by logging the ->cra_driver_name the
 123                  * first time a mode is used.
 124                  */
 125                 pr_info("fscrypt: %s using implementation \"%s\"\n",
 126                         mode->friendly_name, crypto_skcipher_driver_name(tfm));
 127         }
 128         if (WARN_ON_ONCE(crypto_skcipher_ivsize(tfm) != mode->ivsize)) {
 129                 err = -EINVAL;
 130                 goto err_free_tfm;
 131         }
 132         crypto_skcipher_set_flags(tfm, CRYPTO_TFM_REQ_FORBID_WEAK_KEYS);
 133         err = crypto_skcipher_setkey(tfm, raw_key, mode->keysize);
 134         if (err)
 135                 goto err_free_tfm;
 136
 137         return tfm;
 138
 139 err_free_tfm:
 140         crypto_free_skcipher(tfm);
 141         return ERR_PTR(err);
 142 }
 143
 144 /*
 145  * Prepare the crypto transform object or blk-crypto key in @prep_key, given the
 146  * raw key, encryption mode (@ci->ci_mode), flag indicating which encryption
 147  * implementation (fs-layer or blk-crypto) will be used (@ci->ci_inlinecrypt),
 148  * and IV generation method (@ci->ci_policy.flags).
 149  */
 150 int fscrypt_prepare_key(struct fscrypt_prepared_key *prep_key,
 151                         const u8 *raw_key, const struct fscrypt_info *ci)
 152 {
 153         struct crypto_skcipher *tfm;
 154
 155         if (fscrypt_using_inline_encryption(ci))
 156                 return fscrypt_prepare_inline_crypt_key(prep_key, raw_key, ci);
 157
 158         tfm = fscrypt_allocate_skcipher(ci->ci_mode, raw_key, ci->ci_inode);
 159         if (IS_ERR(tfm))
 160                 return PTR_ERR(tfm);
 161         /*
 162          * Pairs with the smp_load_acquire() in fscrypt_is_key_prepared().
 163          * I.e., here we publish ->tfm with a RELEASE barrier so that
 164          * concurrent tasks can ACQUIRE it.  Note that this concurrency is only
 165          * possible for per-mode keys, not for per-file keys.
 166          */
 167         smp_store_release(&prep_key->tfm, tfm);
 168         return 0;
 169 }
 170
 171 /* Destroy a crypto transform object and/or blk-crypto key. */
 172 void fscrypt_destroy_prepared_key(struct super_block *sb,
 173                                   struct fscrypt_prepared_key *prep_key)
 174 {
 175         crypto_free_skcipher(prep_key->tfm);
 176         fscrypt_destroy_inline_crypt_key(sb, prep_key);
 177         memzero_explicit(prep_key, sizeof(*prep_key));
 178 }
 179
 180 /* Given a per-file encryption key, set up the file's crypto transform object */
 181 int fscrypt_set_per_file_enc_key(struct fscrypt_info *ci, const u8 *raw_key)
 182 {
 183         ci->ci_owns_key = true;
 184         return fscrypt_prepare_key(&ci->ci_enc_key, raw_key, ci);
 185 }
 186
 187 static int setup_per_mode_enc_key(struct fscrypt_info *ci,
 188                                   struct fscrypt_master_key *mk,
 189                                   struct fscrypt_prepared_key *keys,
 190                                   u8 hkdf_context, bool include_fs_uuid)
 191 {
 192         const struct inode *inode = ci->ci_inode;
 193         const struct super_block *sb = inode->i_sb;
 194         struct fscrypt_mode *mode = ci->ci_mode;
 195         const u8 mode_num = mode - fscrypt_modes;
 196         struct fscrypt_prepared_key *prep_key;
 197         u8 mode_key[FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE];
 198         u8 hkdf_info[sizeof(mode_num) + sizeof(sb->s_uuid)];
 199         unsigned int hkdf_infolen = 0;
 200         int err;
 201
 202         if (WARN_ON_ONCE(mode_num > FSCRYPT_MODE_MAX))
 203                 return -EINVAL;
 204
 205         prep_key = &keys[mode_num];
 206         if (fscrypt_is_key_prepared(prep_key, ci)) {
 207                 ci->ci_enc_key = *prep_key;
 208                 return 0;
 209         }
 210
 211         mutex_lock(&fscrypt_mode_key_setup_mutex);
 212
 213         if (fscrypt_is_key_prepared(prep_key, ci))
 214                 goto done_unlock;
 215
 216         BUILD_BUG_ON(sizeof(mode_num) != 1);
 217         BUILD_BUG_ON(sizeof(sb->s_uuid) != 16);
 218         BUILD_BUG_ON(sizeof(hkdf_info) != 17);
 219         hkdf_info[hkdf_infolen++] = mode_num;
 220         if (include_fs_uuid) {
 221                 memcpy(&hkdf_info[hkdf_infolen], &sb->s_uuid,
 222                        sizeof(sb->s_uuid));
 223                 hkdf_infolen += sizeof(sb->s_uuid);
 224         }
 225         err = fscrypt_hkdf_expand(&mk->mk_secret.hkdf,
 226                                   hkdf_context, hkdf_info, hkdf_infolen,
 227                                   mode_key, mode->keysize);
 228         if (err)
 229                 goto out_unlock;
 230         err = fscrypt_prepare_key(prep_key, mode_key, ci);
 231         memzero_explicit(mode_key, mode->keysize);
 232         if (err)
 233                 goto out_unlock;
 234 done_unlock:
 235         ci->ci_enc_key = *prep_key;
 236         err = 0;
 237 out_unlock:
 238         mutex_unlock(&fscrypt_mode_key_setup_mutex);
 239         return err;
 240 }
 241
 242 /*
 243  * Derive a SipHash key from the given fscrypt master key and the given
 244  * application-specific information string.
 245  *
 246  * Note that the KDF produces a byte array, but the SipHash APIs expect the key
 247  * as a pair of 64-bit words.  Therefore, on big endian CPUs we have to do an
 248  * endianness swap in order to get the same results as on little endian CPUs.
 249  */
 250 static int fscrypt_derive_siphash_key(const struct fscrypt_master_key *mk,
 251                                       u8 context, const u8 *info,
 252                                       unsigned int infolen, siphash_key_t *key)
 253 {
 254         int err;
 255
 256         err = fscrypt_hkdf_expand(&mk->mk_secret.hkdf, context, info, infolen,
 257                                   (u8 *)key, sizeof(*key));
 258         if (err)
 259                 return err;
 260
 261         BUILD_BUG_ON(sizeof(*key) != 16);
 262         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(key->key) != 2);
 263         le64_to_cpus(&key->key[0]);
 264         le64_to_cpus(&key->key[1]);
 265         return 0;
 266 }
 267
 268 int fscrypt_derive_dirhash_key(struct fscrypt_info *ci,
 269                                const struct fscrypt_master_key *mk)
 270 {
 271         int err;
 272
 273         err = fscrypt_derive_siphash_key(mk, HKDF_CONTEXT_DIRHASH_KEY,
 274                                          ci->ci_nonce, FSCRYPT_FILE_NONCE_SIZE,
 275                                          &ci->ci_dirhash_key);
 276         if (err)
 277                 return err;
 278         ci->ci_dirhash_key_initialized = true;
 279         return 0;
 280 }
 281
 282 void fscrypt_hash_inode_number(struct fscrypt_info *ci,
 283                                const struct fscrypt_master_key *mk)
 284 {
 285         WARN_ON_ONCE(ci->ci_inode->i_ino == 0);
 286         WARN_ON_ONCE(!mk->mk_ino_hash_key_initialized);
 287
 288         ci->ci_hashed_ino = (u32)siphash_1u64(ci->ci_inode->i_ino,
 289                                               &mk->mk_ino_hash_key);
 290 }
 291
 292 static int fscrypt_setup_iv_ino_lblk_32_key(struct fscrypt_info *ci,
 293                                             struct fscrypt_master_key *mk)
 294 {
 295         int err;
 296
 297         err = setup_per_mode_enc_key(ci, mk, mk->mk_iv_ino_lblk_32_keys,
 298                                      HKDF_CONTEXT_IV_INO_LBLK_32_KEY, true);
 299         if (err)
 300                 return err;
 301
 302         /* pairs with smp_store_release() below */
 303         if (!smp_load_acquire(&mk->mk_ino_hash_key_initialized)) {
 304
 305                 mutex_lock(&fscrypt_mode_key_setup_mutex);
 306
 307                 if (mk->mk_ino_hash_key_initialized)
 308                         goto unlock;
 309
 310                 err = fscrypt_derive_siphash_key(mk,
 311                                                  HKDF_CONTEXT_INODE_HASH_KEY,
 312                                                  NULL, 0, &mk->mk_ino_hash_key);
 313                 if (err)
 314                         goto unlock;
 315                 /* pairs with smp_load_acquire() above */
 316                 smp_store_release(&mk->mk_ino_hash_key_initialized, true);
 317 unlock:
 318                 mutex_unlock(&fscrypt_mode_key_setup_mutex);
 319                 if (err)
 320                         return err;
 321         }
 322
 323         /*
 324          * New inodes may not have an inode number assigned yet.
 325          * Hashing their inode number is delayed until later.
 326          */
 327         if (ci->ci_inode->i_ino)
 328                 fscrypt_hash_inode_number(ci, mk);
 329         return 0;
 330 }
 331
 332 static int fscrypt_setup_v2_file_key(struct fscrypt_info *ci,
 333                                      struct fscrypt_master_key *mk,
 334                                      bool need_dirhash_key)
 335 {
 336         int err;
 337
 338         if (ci->ci_policy.v2.flags & FSCRYPT_POLICY_FLAG_DIRECT_KEY) {
 339                 /*
 340                  * DIRECT_KEY: instead of deriving per-file encryption keys, the
 341                  * per-file nonce will be included in all the IVs.  But unlike
 342                  * v1 policies, for v2 policies in this case we don't encrypt
 343                  * with the master key directly but rather derive a per-mode
 344                  * encryption key.  This ensures that the master key is
 345                  * consistently used only for HKDF, avoiding key reuse issues.
 346                  */
 347                 err = setup_per_mode_enc_key(ci, mk, mk->mk_direct_keys,
 348                                              HKDF_CONTEXT_DIRECT_KEY, false);
 349         } else if (ci->ci_policy.v2.flags &
 350                    FSCRYPT_POLICY_FLAG_IV_INO_LBLK_64) {
 351                 /*
 352                  * IV_INO_LBLK_64: encryption keys are derived from (master_key,
 353                  * mode_num, filesystem_uuid), and inode number is included in
 354                  * the IVs.  This format is optimized for use with inline
 355                  * encryption hardware compliant with the UFS standard.
 356                  */
 357                 err = setup_per_mode_enc_key(ci, mk, mk->mk_iv_ino_lblk_64_keys,
 358                                              HKDF_CONTEXT_IV_INO_LBLK_64_KEY,
 359                                              true);
 360         } else if (ci->ci_policy.v2.flags &
 361                    FSCRYPT_POLICY_FLAG_IV_INO_LBLK_32) {
 362                 err = fscrypt_setup_iv_ino_lblk_32_key(ci, mk);
 363         } else {
 364                 u8 derived_key[FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE];
 365
 366                 err = fscrypt_hkdf_expand(&mk->mk_secret.hkdf,
 367                                           HKDF_CONTEXT_PER_FILE_ENC_KEY,
 368                                           ci->ci_nonce, FSCRYPT_FILE_NONCE_SIZE,
 369                                           derived_key, ci->ci_mode->keysize);
 370                 if (err)
 371                         return err;
 372
 373                 err = fscrypt_set_per_file_enc_key(ci, derived_key);
 374                 memzero_explicit(derived_key, ci->ci_mode->keysize);
 375         }
 376         if (err)
 377                 return err;
 378
 379         /* Derive a secret dirhash key for directories that need it. */
 380         if (need_dirhash_key) {
 381                 err = fscrypt_derive_dirhash_key(ci, mk);
 382                 if (err)
 383                         return err;
 384         }
 385
 386         return 0;
 387 }
 388
 389 /*
 390  * Check whether the size of the given master key (@mk) is appropriate for the
 391  * encryption settings which a particular file will use (@ci).
 392  *
 393  * If the file uses a v1 encryption policy, then the master key must be at least
 394  * as long as the derived key, as this is a requirement of the v1 KDF.
 395  *
 396  * Otherwise, the KDF can accept any size key, so we enforce a slightly looser
 397  * requirement: we require that the size of the master key be at least the
 398  * maximum security strength of any algorithm whose key will be derived from it
 399  * (but in practice we only need to consider @ci->ci_mode, since any other
 400  * possible subkeys such as DIRHASH and INODE_HASH will never increase the
 401  * required key size over @ci->ci_mode).  This allows AES-256-XTS keys to be
 402  * derived from a 256-bit master key, which is cryptographically sufficient,
 403  * rather than requiring a 512-bit master key which is unnecessarily long.  (We
 404  * still allow 512-bit master keys if the user chooses to use them, though.)
 405  */
 406 static bool fscrypt_valid_master_key_size(const struct fscrypt_master_key *mk,
 407                                           const struct fscrypt_info *ci)
 408 {
 409         unsigned int min_keysize;
 410
 411         if (ci->ci_policy.version == FSCRYPT_POLICY_V1)
 412                 min_keysize = ci->ci_mode->keysize;
 413         else
 414                 min_keysize = ci->ci_mode->security_strength;
 415
 416         if (mk->mk_secret.size < min_keysize) {
 417                 fscrypt_warn(NULL,
 418                              "key with %s %*phN is too short (got %u bytes, need %u+ bytes)",
 419                              master_key_spec_type(&mk->mk_spec),
 420                              master_key_spec_len(&mk->mk_spec),
 421                              (u8 *)&mk->mk_spec.u,
 422                              mk->mk_secret.size, min_keysize);
 423                 return false;
 424         }
 425         return true;
 426 }
 427
 428 /*
 429  * Find the master key, then set up the inode's actual encryption key.
 430  *
 431  * If the master key is found in the filesystem-level keyring, then it is
 432  * returned in *mk_ret with its semaphore read-locked.  This is needed to ensure
 433  * that only one task links the fscrypt_info into ->mk_decrypted_inodes (as
 434  * multiple tasks may race to create an fscrypt_info for the same inode), and to
 435  * synchronize the master key being removed with a new inode starting to use it.
 436  */
 437 static int setup_file_encryption_key(struct fscrypt_info *ci,
 438                                      bool need_dirhash_key,
 439                                      struct fscrypt_master_key **mk_ret)
 440 {
 441         struct super_block *sb = ci->ci_inode->i_sb;
 442         struct fscrypt_key_specifier mk_spec;
 443         struct fscrypt_master_key *mk;
 444         int err;
 445
 446         err = fscrypt_select_encryption_impl(ci);
 447         if (err)
 448                 return err;
 449
 450         err = fscrypt_policy_to_key_spec(&ci->ci_policy, &mk_spec);
 451         if (err)
 452                 return err;
 453
 454         mk = fscrypt_find_master_key(sb, &mk_spec);
 455         if (unlikely(!mk)) {
 456                 const union fscrypt_policy *dummy_policy =
 457                         fscrypt_get_dummy_policy(sb);
 458
 459                 /*
 460                  * Add the test_dummy_encryption key on-demand.  In principle,
 461                  * it should be added at mount time.  Do it here instead so that
 462                  * the individual filesystems don't need to worry about adding
 463                  * this key at mount time and cleaning up on mount failure.
 464                  */
 465                 if (dummy_policy &&
 466                     fscrypt_policies_equal(dummy_policy, &ci->ci_policy)) {
 467                         err = fscrypt_add_test_dummy_key(sb, &mk_spec);
 468                         if (err)
 469                                 return err;
 470                         mk = fscrypt_find_master_key(sb, &mk_spec);
 471                 }
 472         }
 473         if (unlikely(!mk)) {
 474                 if (ci->ci_policy.version != FSCRYPT_POLICY_V1)
 475                         return -ENOKEY;
 476
 477                 /*
 478                  * As a legacy fallback for v1 policies, search for the key in
 479                  * the current task's subscribed keyrings too.  Don't move this
 480                  * to before the search of ->s_master_keys, since users
 481                  * shouldn't be able to override filesystem-level keys.
 482                  */
 483                 return fscrypt_setup_v1_file_key_via_subscribed_keyrings(ci);
 484         }
 485         down_read(&mk->mk_sem);
 486
 487         /* Has the secret been removed (via FS_IOC_REMOVE_ENCRYPTION_KEY)? */
 488         if (!is_master_key_secret_present(&mk->mk_secret)) {
 489                 err = -ENOKEY;
 490                 goto out_release_key;
 491         }
 492
 493         if (!fscrypt_valid_master_key_size(mk, ci)) {
 494                 err = -ENOKEY;
 495                 goto out_release_key;
 496         }
 497
 498         switch (ci->ci_policy.version) {
 499         case FSCRYPT_POLICY_V1:
 500                 err = fscrypt_setup_v1_file_key(ci, mk->mk_secret.raw);
 501                 break;
 502         case FSCRYPT_POLICY_V2:
 503                 err = fscrypt_setup_v2_file_key(ci, mk, need_dirhash_key);
 504                 break;
 505         default:
 506                 WARN_ON_ONCE(1);
 507                 err = -EINVAL;
 508                 break;
 509         }
 510         if (err)
 511                 goto out_release_key;
 512
 513         *mk_ret = mk;
 514         return 0;
 515
 516 out_release_key:
 517         up_read(&mk->mk_sem);
 518         fscrypt_put_master_key(mk);
 519         return err;
 520 }
 521
 522 static void put_crypt_info(struct fscrypt_info *ci)
 523 {
 524         struct fscrypt_master_key *mk;
 525
 526         if (!ci)
 527                 return;
 528
 529         if (ci->ci_direct_key)
 530                 fscrypt_put_direct_key(ci->ci_direct_key);
 531         else if (ci->ci_owns_key)
 532                 fscrypt_destroy_prepared_key(ci->ci_inode->i_sb,
 533                                              &ci->ci_enc_key);
 534
 535         mk = ci->ci_master_key;
 536         if (mk) {
 537                 /*
 538                  * Remove this inode from the list of inodes that were unlocked
 539                  * with the master key.  In addition, if we're removing the last
 540                  * inode from a master key struct that already had its secret
 541                  * removed, then complete the full removal of the struct.
 542                  */
 543                 spin_lock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
 544                 list_del(&ci->ci_master_key_link);
 545                 spin_unlock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
 546                 fscrypt_put_master_key_activeref(ci->ci_inode->i_sb, mk);
 547         }
 548         memzero_explicit(ci, sizeof(*ci));
 549         kmem_cache_free(fscrypt_info_cachep, ci);
 550 }
 551
 552 static int
 553 fscrypt_setup_encryption_info(struct inode *inode,
 554                               const union fscrypt_policy *policy,
 555                               const u8 nonce[FSCRYPT_FILE_NONCE_SIZE],
 556                               bool need_dirhash_key)
 557 {
 558         struct fscrypt_info *crypt_info;
 559         struct fscrypt_mode *mode;
 560         struct fscrypt_master_key *mk = NULL;
 561         int res;
 562
 563         res = fscrypt_initialize(inode->i_sb);
 564         if (res)
 565                 return res;
 566
 567         crypt_info = kmem_cache_zalloc(fscrypt_info_cachep, GFP_KERNEL);
 568         if (!crypt_info)
 569                 return -ENOMEM;
 570
 571         crypt_info->ci_inode = inode;
 572         crypt_info->ci_policy = *policy;
 573         memcpy(crypt_info->ci_nonce, nonce, FSCRYPT_FILE_NONCE_SIZE);
 574
 575         mode = select_encryption_mode(&crypt_info->ci_policy, inode);
 576         if (IS_ERR(mode)) {
 577                 res = PTR_ERR(mode);
 578                 goto out;
 579         }
 580         WARN_ON_ONCE(mode->ivsize > FSCRYPT_MAX_IV_SIZE);
 581         crypt_info->ci_mode = mode;
 582
 583         res = setup_file_encryption_key(crypt_info, need_dirhash_key, &mk);
 584         if (res)
 585                 goto out;
 586
 587         /*
 588          * For existing inodes, multiple tasks may race to set ->i_crypt_info.
 589          * So use cmpxchg_release().  This pairs with the smp_load_acquire() in
 590          * fscrypt_get_info().  I.e., here we publish ->i_crypt_info with a
 591          * RELEASE barrier so that other tasks can ACQUIRE it.
 592          */
 593         if (cmpxchg_release(&inode->i_crypt_info, NULL, crypt_info) == NULL) {
 594                 /*
 595                  * We won the race and set ->i_crypt_info to our crypt_info.
 596                  * Now link it into the master key's inode list.
 597                  */
 598                 if (mk) {
 599                         crypt_info->ci_master_key = mk;
 600                         refcount_inc(&mk->mk_active_refs);
 601                         spin_lock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
 602                         list_add(&crypt_info->ci_master_key_link,
 603                                  &mk->mk_decrypted_inodes);
 604                         spin_unlock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
 605                 }
 606                 crypt_info = NULL;
 607         }
 608         res = 0;
 609 out:
 610         if (mk) {
 611                 up_read(&mk->mk_sem);
 612                 fscrypt_put_master_key(mk);
 613         }
 614         put_crypt_info(crypt_info);
 615         return res;
 616 }
 617
 618 /**
 619  * fscrypt_get_encryption_info() - set up an inode's encryption key
 620  * @inode: the inode to set up the key for.  Must be encrypted.
 621  * @allow_unsupported: if %true, treat an unsupported encryption policy (or
 622  *                     unrecognized encryption context) the same way as the key
 623  *                     being unavailable, instead of returning an error.  Use
 624  *                     %false unless the operation being performed is needed in
 625  *                     order for files (or directories) to be deleted.
 626  *
 627  * Set up ->i_crypt_info, if it hasn't already been done.
 628  *
 629  * Note: unless ->i_crypt_info is already set, this isn't %GFP_NOFS-safe.  So
 630  * generally this shouldn't be called from within a filesystem transaction.
 631  *
 632  * Return: 0 if ->i_crypt_info was set or was already set, *or* if the
 633  *         encryption key is unavailable.  (Use fscrypt_has_encryption_key() to
 634  *         distinguish these cases.)  Also can return another -errno code.
 635  */
 636 int fscrypt_get_encryption_info(struct inode *inode, bool allow_unsupported)
 637 {
 638         int res;
 639         union fscrypt_context ctx;
 640         union fscrypt_policy policy;
 641
 642         if (fscrypt_has_encryption_key(inode))
 643                 return 0;
 644
 645         res = inode->i_sb->s_cop->get_context(inode, &ctx, sizeof(ctx));
 646         if (res < 0) {
 647                 if (res == -ERANGE && allow_unsupported)
 648                         return 0;
 649                 fscrypt_warn(inode, "Error %d getting encryption context", res);
 650                 return res;
 651         }
 652
 653         res = fscrypt_policy_from_context(&policy, &ctx, res);
 654         if (res) {
 655                 if (allow_unsupported)
 656                         return 0;
 657                 fscrypt_warn(inode,
 658                              "Unrecognized or corrupt encryption context");
 659                 return res;
 660         }
 661
 662         if (!fscrypt_supported_policy(&policy, inode)) {
 663                 if (allow_unsupported)
 664                         return 0;
 665                 return -EINVAL;
 666         }
 667
 668         res = fscrypt_setup_encryption_info(inode, &policy,
 669                                             fscrypt_context_nonce(&ctx),
 670                                             IS_CASEFOLDED(inode) &&
 671                                             S_ISDIR(inode->i_mode));
 672
 673         if (res == -ENOPKG && allow_unsupported) /* Algorithm unavailable? */
 674                 res = 0;
 675         if (res == -ENOKEY)
 676                 res = 0;
 677         return res;
 678 }
 679
 680 /**
 681  * fscrypt_prepare_new_inode() - prepare to create a new inode in a directory
 682  * @dir: a possibly-encrypted directory
 683  * @inode: the new inode.  ->i_mode must be set already.
 684  *         ->i_ino doesn't need to be set yet.
 685  * @encrypt_ret: (output) set to %true if the new inode will be encrypted
 686  *
 687  * If the directory is encrypted, set up its ->i_crypt_info in preparation for
 688  * encrypting the name of the new file.  Also, if the new inode will be
 689  * encrypted, set up its ->i_crypt_info and set *encrypt_ret=true.
 690  *
 691  * This isn't %GFP_NOFS-safe, and therefore it should be called before starting
 692  * any filesystem transaction to create the inode.  For this reason, ->i_ino
 693  * isn't required to be set yet, as the filesystem may not have set it yet.
 694  *
 695  * This doesn't persist the new inode's encryption context.  That still needs to
 696  * be done later by calling fscrypt_set_context().
 697  *
 698  * Return: 0 on success, -ENOKEY if the encryption key is missing, or another
 699  *         -errno code
 700  */
 701 int fscrypt_prepare_new_inode(struct inode *dir, struct inode *inode,
 702                               bool *encrypt_ret)
 703 {
 704         const union fscrypt_policy *policy;
 705         u8 nonce[FSCRYPT_FILE_NONCE_SIZE];
 706
 707         policy = fscrypt_policy_to_inherit(dir);
 708         if (policy == NULL)
 709                 return 0;
 710         if (IS_ERR(policy))
 711                 return PTR_ERR(policy);
 712
 713         if (WARN_ON_ONCE(inode->i_mode == 0))
 714                 return -EINVAL;
 715
 716         /*
 717          * Only regular files, directories, and symlinks are encrypted.
 718          * Special files like device nodes and named pipes aren't.
 719          */
 720         if (!S_ISREG(inode->i_mode) &&
 721             !S_ISDIR(inode->i_mode) &&
 722             !S_ISLNK(inode->i_mode))
 723                 return 0;
 724
 725         *encrypt_ret = true;
 726
 727         get_random_bytes(nonce, FSCRYPT_FILE_NONCE_SIZE);
 728         return fscrypt_setup_encryption_info(inode, policy, nonce,
 729                                              IS_CASEFOLDED(dir) &&
 730                                              S_ISDIR(inode->i_mode));
 731 }
 732 EXPORT_SYMBOL_GPL(fscrypt_prepare_new_inode);
 733
 734 /**
 735  * fscrypt_put_encryption_info() - free most of an inode's fscrypt data
 736  * @inode: an inode being evicted
 737  *
 738  * Free the inode's fscrypt_info.  Filesystems must call this when the inode is
 739  * being evicted.  An RCU grace period need not have elapsed yet.
 740  */
 741 void fscrypt_put_encryption_info(struct inode *inode)
 742 {
 743         put_crypt_info(inode->i_crypt_info);
 744         inode->i_crypt_info = NULL;
 745 }
 746 EXPORT_SYMBOL(fscrypt_put_encryption_info);
 747
 748 /**
 749  * fscrypt_free_inode() - free an inode's fscrypt data requiring RCU delay
 750  * @inode: an inode being freed
 751  *
 752  * Free the inode's cached decrypted symlink target, if any.  Filesystems must
 753  * call this after an RCU grace period, just before they free the inode.
 754  */
 755 void fscrypt_free_inode(struct inode *inode)
 756 {
 757         if (IS_ENCRYPTED(inode) && S_ISLNK(inode->i_mode)) {
 758                 kfree(inode->i_link);
 759                 inode->i_link = NULL;
 760         }
 761 }
 762 EXPORT_SYMBOL(fscrypt_free_inode);
 763
 764 /**
 765  * fscrypt_drop_inode() - check whether the inode's master key has been removed
 766  * @inode: an inode being considered for eviction
 767  *
 768  * Filesystems supporting fscrypt must call this from their ->drop_inode()
 769  * method so that encrypted inodes are evicted as soon as they're no longer in
 770  * use and their master key has been removed.
 771  *
 772  * Return: 1 if fscrypt wants the inode to be evicted now, otherwise 0
 773  */
 774 int fscrypt_drop_inode(struct inode *inode)
 775 {
 776         const struct fscrypt_info *ci = fscrypt_get_info(inode);
 777
 778         /*
 779          * If ci is NULL, then the inode doesn't have an encryption key set up
 780          * so it's irrelevant.  If ci_master_key is NULL, then the master key
 781          * was provided via the legacy mechanism of the process-subscribed
 782          * keyrings, so we don't know whether it's been removed or not.
 783          */
 784         if (!ci || !ci->ci_master_key)
 785                 return 0;
 786
 787         /*
 788          * With proper, non-racy use of FS_IOC_REMOVE_ENCRYPTION_KEY, all inodes
 789          * protected by the key were cleaned by sync_filesystem().  But if
 790          * userspace is still using the files, inodes can be dirtied between
 791          * then and now.  We mustn't lose any writes, so skip dirty inodes here.
 792          */
 793         if (inode->i_state & I_DIRTY_ALL)
 794                 return 0;
 795
 796         /*
 797          * Note: since we aren't holding the key semaphore, the result here can
 798          * immediately become outdated.  But there's no correctness problem with
 799          * unnecessarily evicting.  Nor is there a correctness problem with not
 800          * evicting while iput() is racing with the key being removed, since
 801          * then the thread removing the key will either evict the inode itself
 802          * or will correctly detect that it wasn't evicted due to the race.
 803          */
 804         return !is_master_key_secret_present(&ci->ci_master_key->mk_secret);
 805 }
 806 EXPORT_SYMBOL_GPL(fscrypt_drop_inode);