GNU Linux-libre 4.19.286-gnu1
[releases.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         u64 cc_sector;
53         atomic_t cc_pending;
54         union {
55                 struct skcipher_request *req;
56                 struct aead_request *req_aead;
57         } r;
58
59 };
60
61 /*
62  * per bio private data
63  */
64 struct dm_crypt_io {
65         struct crypt_config *cc;
66         struct bio *base_bio;
67         u8 *integrity_metadata;
68         bool integrity_metadata_from_pool;
69         struct work_struct work;
70
71         struct convert_context ctx;
72
73         atomic_t io_pending;
74         blk_status_t error;
75         sector_t sector;
76
77         struct rb_node rb_node;
78 } CRYPTO_MINALIGN_ATTR;
79
80 struct dm_crypt_request {
81         struct convert_context *ctx;
82         struct scatterlist sg_in[4];
83         struct scatterlist sg_out[4];
84         u64 iv_sector;
85 };
86
87 struct crypt_config;
88
89 struct crypt_iv_operations {
90         int (*ctr)(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
91                    const char *opts);
92         void (*dtr)(struct crypt_config *cc);
93         int (*init)(struct crypt_config *cc);
94         int (*wipe)(struct crypt_config *cc);
95         int (*generator)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
96                          struct dm_crypt_request *dmreq);
97         int (*post)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
98                     struct dm_crypt_request *dmreq);
99 };
100
101 struct iv_essiv_private {
102         struct crypto_shash *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         struct percpu_counter n_allocated_pages;
143
144         struct workqueue_struct *io_queue;
145         struct workqueue_struct *crypt_queue;
146
147         spinlock_t write_thread_lock;
148         struct task_struct *write_thread;
149         struct rb_root write_tree;
150
151         char *cipher;
152         char *cipher_string;
153         char *cipher_auth;
154         char *key_string;
155
156         const struct crypt_iv_operations *iv_gen_ops;
157         union {
158                 struct iv_essiv_private essiv;
159                 struct iv_benbi_private benbi;
160                 struct iv_lmk_private lmk;
161                 struct iv_tcw_private tcw;
162         } iv_gen_private;
163         u64 iv_offset;
164         unsigned int iv_size;
165         unsigned short int sector_size;
166         unsigned char sector_shift;
167
168         /* ESSIV: struct crypto_cipher *essiv_tfm */
169         void *iv_private;
170         union {
171                 struct crypto_skcipher **tfms;
172                 struct crypto_aead **tfms_aead;
173         } cipher_tfm;
174         unsigned tfms_count;
175         unsigned long cipher_flags;
176
177         /*
178          * Layout of each crypto request:
179          *
180          *   struct skcipher_request
181          *      context
182          *      padding
183          *   struct dm_crypt_request
184          *      padding
185          *   IV
186          *
187          * The padding is added so that dm_crypt_request and the IV are
188          * correctly aligned.
189          */
190         unsigned int dmreq_start;
191
192         unsigned int per_bio_data_size;
193
194         unsigned long flags;
195         unsigned int key_size;
196         unsigned int key_parts;      /* independent parts in key buffer */
197         unsigned int key_extra_size; /* additional keys length */
198         unsigned int key_mac_size;   /* MAC key size for authenc(...) */
199
200         unsigned int integrity_tag_size;
201         unsigned int integrity_iv_size;
202         unsigned int on_disk_tag_size;
203
204         /*
205          * pool for per bio private data, crypto requests,
206          * encryption requeusts/buffer pages and integrity tags
207          */
208         unsigned tag_pool_max_sectors;
209         mempool_t tag_pool;
210         mempool_t req_pool;
211         mempool_t page_pool;
212
213         struct bio_set bs;
214         struct mutex bio_alloc_lock;
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         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, essiv->hash_tfm);
331         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
332         int err;
333
334         desc->tfm = essiv->hash_tfm;
335         desc->flags = 0;
336
337         err = crypto_shash_digest(desc, cc->key, cc->key_size, essiv->salt);
338         shash_desc_zero(desc);
339         if (err)
340                 return err;
341
342         essiv_tfm = cc->iv_private;
343
344         err = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, essiv->salt,
345                             crypto_shash_digestsize(essiv->hash_tfm));
346         if (err)
347                 return err;
348
349         return 0;
350 }
351
352 /* Wipe salt and reset key derived from volume key */
353 static int crypt_iv_essiv_wipe(struct crypt_config *cc)
354 {
355         struct iv_essiv_private *essiv = &cc->iv_gen_private.essiv;
356         unsigned salt_size = crypto_shash_digestsize(essiv->hash_tfm);
357         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
358         int r, err = 0;
359
360         memset(essiv->salt, 0, salt_size);
361
362         essiv_tfm = cc->iv_private;
363         r = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, essiv->salt, salt_size);
364         if (r)
365                 err = r;
366
367         return err;
368 }
369
370 /* Allocate the cipher for ESSIV */
371 static struct crypto_cipher *alloc_essiv_cipher(struct crypt_config *cc,
372                                                 struct dm_target *ti,
373                                                 const u8 *salt,
374                                                 unsigned int saltsize)
375 {
376         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
377         int err;
378
379         /* Setup the essiv_tfm with the given salt */
380         essiv_tfm = crypto_alloc_cipher(cc->cipher, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
381         if (IS_ERR(essiv_tfm)) {
382                 ti->error = "Error allocating crypto tfm for ESSIV";
383                 return essiv_tfm;
384         }
385
386         if (crypto_cipher_blocksize(essiv_tfm) != cc->iv_size) {
387                 ti->error = "Block size of ESSIV cipher does "
388                             "not match IV size of block cipher";
389                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
390                 return ERR_PTR(-EINVAL);
391         }
392
393         err = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, salt, saltsize);
394         if (err) {
395                 ti->error = "Failed to set key for ESSIV cipher";
396                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
397                 return ERR_PTR(err);
398         }
399
400         return essiv_tfm;
401 }
402
403 static void crypt_iv_essiv_dtr(struct crypt_config *cc)
404 {
405         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
406         struct iv_essiv_private *essiv = &cc->iv_gen_private.essiv;
407
408         crypto_free_shash(essiv->hash_tfm);
409         essiv->hash_tfm = NULL;
410
411         kzfree(essiv->salt);
412         essiv->salt = NULL;
413
414         essiv_tfm = cc->iv_private;
415
416         if (essiv_tfm)
417                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
418
419         cc->iv_private = NULL;
420 }
421
422 static int crypt_iv_essiv_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
423                               const char *opts)
424 {
425         struct crypto_cipher *essiv_tfm = NULL;
426         struct crypto_shash *hash_tfm = NULL;
427         u8 *salt = NULL;
428         int err;
429
430         if (!opts) {
431                 ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
432                 return -EINVAL;
433         }
434
435         /* Allocate hash algorithm */
436         hash_tfm = crypto_alloc_shash(opts, 0, 0);
437         if (IS_ERR(hash_tfm)) {
438                 ti->error = "Error initializing ESSIV hash";
439                 err = PTR_ERR(hash_tfm);
440                 goto bad;
441         }
442
443         salt = kzalloc(crypto_shash_digestsize(hash_tfm), GFP_KERNEL);
444         if (!salt) {
445                 ti->error = "Error kmallocing salt storage in ESSIV";
446                 err = -ENOMEM;
447                 goto bad;
448         }
449
450         cc->iv_gen_private.essiv.salt = salt;
451         cc->iv_gen_private.essiv.hash_tfm = hash_tfm;
452
453         essiv_tfm = alloc_essiv_cipher(cc, ti, salt,
454                                        crypto_shash_digestsize(hash_tfm));
455         if (IS_ERR(essiv_tfm)) {
456                 crypt_iv_essiv_dtr(cc);
457                 return PTR_ERR(essiv_tfm);
458         }
459         cc->iv_private = essiv_tfm;
460
461         return 0;
462
463 bad:
464         if (hash_tfm && !IS_ERR(hash_tfm))
465                 crypto_free_shash(hash_tfm);
466         kfree(salt);
467         return err;
468 }
469
470 static int crypt_iv_essiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
471                               struct dm_crypt_request *dmreq)
472 {
473         struct crypto_cipher *essiv_tfm = cc->iv_private;
474
475         memset(iv, 0, cc->iv_size);
476         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
477         crypto_cipher_encrypt_one(essiv_tfm, iv, iv);
478
479         return 0;
480 }
481
482 static int crypt_iv_benbi_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
483                               const char *opts)
484 {
485         unsigned bs;
486         int log;
487
488         if (test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags))
489                 bs = crypto_aead_blocksize(any_tfm_aead(cc));
490         else
491                 bs = crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc));
492         log = ilog2(bs);
493
494         /* we need to calculate how far we must shift the sector count
495          * to get the cipher block count, we use this shift in _gen */
496
497         if (1 << log != bs) {
498                 ti->error = "cypher blocksize is not a power of 2";
499                 return -EINVAL;
500         }
501
502         if (log > 9) {
503                 ti->error = "cypher blocksize is > 512";
504                 return -EINVAL;
505         }
506
507         cc->iv_gen_private.benbi.shift = 9 - log;
508
509         return 0;
510 }
511
512 static void crypt_iv_benbi_dtr(struct crypt_config *cc)
513 {
514 }
515
516 static int crypt_iv_benbi_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
517                               struct dm_crypt_request *dmreq)
518 {
519         __be64 val;
520
521         memset(iv, 0, cc->iv_size - sizeof(u64)); /* rest is cleared below */
522
523         val = cpu_to_be64(((u64)dmreq->iv_sector << cc->iv_gen_private.benbi.shift) + 1);
524         put_unaligned(val, (__be64 *)(iv + cc->iv_size - sizeof(u64)));
525
526         return 0;
527 }
528
529 static int crypt_iv_null_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
530                              struct dm_crypt_request *dmreq)
531 {
532         memset(iv, 0, cc->iv_size);
533
534         return 0;
535 }
536
537 static void crypt_iv_lmk_dtr(struct crypt_config *cc)
538 {
539         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
540
541         if (lmk->hash_tfm && !IS_ERR(lmk->hash_tfm))
542                 crypto_free_shash(lmk->hash_tfm);
543         lmk->hash_tfm = NULL;
544
545         kzfree(lmk->seed);
546         lmk->seed = NULL;
547 }
548
549 static int crypt_iv_lmk_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
550                             const char *opts)
551 {
552         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
553
554         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
555                 ti->error = "Unsupported sector size for LMK";
556                 return -EINVAL;
557         }
558
559         lmk->hash_tfm = crypto_alloc_shash("md5", 0, 0);
560         if (IS_ERR(lmk->hash_tfm)) {
561                 ti->error = "Error initializing LMK hash";
562                 return PTR_ERR(lmk->hash_tfm);
563         }
564
565         /* No seed in LMK version 2 */
566         if (cc->key_parts == cc->tfms_count) {
567                 lmk->seed = NULL;
568                 return 0;
569         }
570
571         lmk->seed = kzalloc(LMK_SEED_SIZE, GFP_KERNEL);
572         if (!lmk->seed) {
573                 crypt_iv_lmk_dtr(cc);
574                 ti->error = "Error kmallocing seed storage in LMK";
575                 return -ENOMEM;
576         }
577
578         return 0;
579 }
580
581 static int crypt_iv_lmk_init(struct crypt_config *cc)
582 {
583         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
584         int subkey_size = cc->key_size / cc->key_parts;
585
586         /* LMK seed is on the position of LMK_KEYS + 1 key */
587         if (lmk->seed)
588                 memcpy(lmk->seed, cc->key + (cc->tfms_count * subkey_size),
589                        crypto_shash_digestsize(lmk->hash_tfm));
590
591         return 0;
592 }
593
594 static int crypt_iv_lmk_wipe(struct crypt_config *cc)
595 {
596         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
597
598         if (lmk->seed)
599                 memset(lmk->seed, 0, LMK_SEED_SIZE);
600
601         return 0;
602 }
603
604 static int crypt_iv_lmk_one(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
605                             struct dm_crypt_request *dmreq,
606                             u8 *data)
607 {
608         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
609         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, lmk->hash_tfm);
610         struct md5_state md5state;
611         __le32 buf[4];
612         int i, r;
613
614         desc->tfm = lmk->hash_tfm;
615         desc->flags = 0;
616
617         r = crypto_shash_init(desc);
618         if (r)
619                 return r;
620
621         if (lmk->seed) {
622                 r = crypto_shash_update(desc, lmk->seed, LMK_SEED_SIZE);
623                 if (r)
624                         return r;
625         }
626
627         /* Sector is always 512B, block size 16, add data of blocks 1-31 */
628         r = crypto_shash_update(desc, data + 16, 16 * 31);
629         if (r)
630                 return r;
631
632         /* Sector is cropped to 56 bits here */
633         buf[0] = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xFFFFFFFF);
634         buf[1] = cpu_to_le32((((u64)dmreq->iv_sector >> 32) & 0x00FFFFFF) | 0x80000000);
635         buf[2] = cpu_to_le32(4024);
636         buf[3] = 0;
637         r = crypto_shash_update(desc, (u8 *)buf, sizeof(buf));
638         if (r)
639                 return r;
640
641         /* No MD5 padding here */
642         r = crypto_shash_export(desc, &md5state);
643         if (r)
644                 return r;
645
646         for (i = 0; i < MD5_HASH_WORDS; i++)
647                 __cpu_to_le32s(&md5state.hash[i]);
648         memcpy(iv, &md5state.hash, cc->iv_size);
649
650         return 0;
651 }
652
653 static int crypt_iv_lmk_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
654                             struct dm_crypt_request *dmreq)
655 {
656         struct scatterlist *sg;
657         u8 *src;
658         int r = 0;
659
660         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
661                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
662                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
663                 r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, src + sg->offset);
664                 kunmap_atomic(src);
665         } else
666                 memset(iv, 0, cc->iv_size);
667
668         return r;
669 }
670
671 static int crypt_iv_lmk_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
672                              struct dm_crypt_request *dmreq)
673 {
674         struct scatterlist *sg;
675         u8 *dst;
676         int r;
677
678         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE)
679                 return 0;
680
681         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
682         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
683         r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, dst + sg->offset);
684
685         /* Tweak the first block of plaintext sector */
686         if (!r)
687                 crypto_xor(dst + sg->offset, iv, cc->iv_size);
688
689         kunmap_atomic(dst);
690         return r;
691 }
692
693 static void crypt_iv_tcw_dtr(struct crypt_config *cc)
694 {
695         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
696
697         kzfree(tcw->iv_seed);
698         tcw->iv_seed = NULL;
699         kzfree(tcw->whitening);
700         tcw->whitening = NULL;
701
702         if (tcw->crc32_tfm && !IS_ERR(tcw->crc32_tfm))
703                 crypto_free_shash(tcw->crc32_tfm);
704         tcw->crc32_tfm = NULL;
705 }
706
707 static int crypt_iv_tcw_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
708                             const char *opts)
709 {
710         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
711
712         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
713                 ti->error = "Unsupported sector size for TCW";
714                 return -EINVAL;
715         }
716
717         if (cc->key_size <= (cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE)) {
718                 ti->error = "Wrong key size for TCW";
719                 return -EINVAL;
720         }
721
722         tcw->crc32_tfm = crypto_alloc_shash("crc32", 0, 0);
723         if (IS_ERR(tcw->crc32_tfm)) {
724                 ti->error = "Error initializing CRC32 in TCW";
725                 return PTR_ERR(tcw->crc32_tfm);
726         }
727
728         tcw->iv_seed = kzalloc(cc->iv_size, GFP_KERNEL);
729         tcw->whitening = kzalloc(TCW_WHITENING_SIZE, GFP_KERNEL);
730         if (!tcw->iv_seed || !tcw->whitening) {
731                 crypt_iv_tcw_dtr(cc);
732                 ti->error = "Error allocating seed storage in TCW";
733                 return -ENOMEM;
734         }
735
736         return 0;
737 }
738
739 static int crypt_iv_tcw_init(struct crypt_config *cc)
740 {
741         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
742         int key_offset = cc->key_size - cc->iv_size - TCW_WHITENING_SIZE;
743
744         memcpy(tcw->iv_seed, &cc->key[key_offset], cc->iv_size);
745         memcpy(tcw->whitening, &cc->key[key_offset + cc->iv_size],
746                TCW_WHITENING_SIZE);
747
748         return 0;
749 }
750
751 static int crypt_iv_tcw_wipe(struct crypt_config *cc)
752 {
753         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
754
755         memset(tcw->iv_seed, 0, cc->iv_size);
756         memset(tcw->whitening, 0, TCW_WHITENING_SIZE);
757
758         return 0;
759 }
760
761 static int crypt_iv_tcw_whitening(struct crypt_config *cc,
762                                   struct dm_crypt_request *dmreq,
763                                   u8 *data)
764 {
765         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
766         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
767         u8 buf[TCW_WHITENING_SIZE];
768         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, tcw->crc32_tfm);
769         int i, r;
770
771         /* xor whitening with sector number */
772         crypto_xor_cpy(buf, tcw->whitening, (u8 *)&sector, 8);
773         crypto_xor_cpy(&buf[8], tcw->whitening + 8, (u8 *)&sector, 8);
774
775         /* calculate crc32 for every 32bit part and xor it */
776         desc->tfm = tcw->crc32_tfm;
777         desc->flags = 0;
778         for (i = 0; i < 4; i++) {
779                 r = crypto_shash_init(desc);
780                 if (r)
781                         goto out;
782                 r = crypto_shash_update(desc, &buf[i * 4], 4);
783                 if (r)
784                         goto out;
785                 r = crypto_shash_final(desc, &buf[i * 4]);
786                 if (r)
787                         goto out;
788         }
789         crypto_xor(&buf[0], &buf[12], 4);
790         crypto_xor(&buf[4], &buf[8], 4);
791
792         /* apply whitening (8 bytes) to whole sector */
793         for (i = 0; i < ((1 << SECTOR_SHIFT) / 8); i++)
794                 crypto_xor(data + i * 8, buf, 8);
795 out:
796         memzero_explicit(buf, sizeof(buf));
797         return r;
798 }
799
800 static int crypt_iv_tcw_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
801                             struct dm_crypt_request *dmreq)
802 {
803         struct scatterlist *sg;
804         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
805         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
806         u8 *src;
807         int r = 0;
808
809         /* Remove whitening from ciphertext */
810         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
811                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
812                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
813                 r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, src + sg->offset);
814                 kunmap_atomic(src);
815         }
816
817         /* Calculate IV */
818         crypto_xor_cpy(iv, tcw->iv_seed, (u8 *)&sector, 8);
819         if (cc->iv_size > 8)
820                 crypto_xor_cpy(&iv[8], tcw->iv_seed + 8, (u8 *)&sector,
821                                cc->iv_size - 8);
822
823         return r;
824 }
825
826 static int crypt_iv_tcw_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
827                              struct dm_crypt_request *dmreq)
828 {
829         struct scatterlist *sg;
830         u8 *dst;
831         int r;
832
833         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
834                 return 0;
835
836         /* Apply whitening on ciphertext */
837         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
838         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
839         r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, dst + sg->offset);
840         kunmap_atomic(dst);
841
842         return r;
843 }
844
845 static int crypt_iv_random_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
846                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
847 {
848         /* Used only for writes, there must be an additional space to store IV */
849         get_random_bytes(iv, cc->iv_size);
850         return 0;
851 }
852
853 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain_ops = {
854         .generator = crypt_iv_plain_gen
855 };
856
857 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64_ops = {
858         .generator = crypt_iv_plain64_gen
859 };
860
861 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64be_ops = {
862         .generator = crypt_iv_plain64be_gen
863 };
864
865 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_essiv_ops = {
866         .ctr       = crypt_iv_essiv_ctr,
867         .dtr       = crypt_iv_essiv_dtr,
868         .init      = crypt_iv_essiv_init,
869         .wipe      = crypt_iv_essiv_wipe,
870         .generator = crypt_iv_essiv_gen
871 };
872
873 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_benbi_ops = {
874         .ctr       = crypt_iv_benbi_ctr,
875         .dtr       = crypt_iv_benbi_dtr,
876         .generator = crypt_iv_benbi_gen
877 };
878
879 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_null_ops = {
880         .generator = crypt_iv_null_gen
881 };
882
883 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_lmk_ops = {
884         .ctr       = crypt_iv_lmk_ctr,
885         .dtr       = crypt_iv_lmk_dtr,
886         .init      = crypt_iv_lmk_init,
887         .wipe      = crypt_iv_lmk_wipe,
888         .generator = crypt_iv_lmk_gen,
889         .post      = crypt_iv_lmk_post
890 };
891
892 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_tcw_ops = {
893         .ctr       = crypt_iv_tcw_ctr,
894         .dtr       = crypt_iv_tcw_dtr,
895         .init      = crypt_iv_tcw_init,
896         .wipe      = crypt_iv_tcw_wipe,
897         .generator = crypt_iv_tcw_gen,
898         .post      = crypt_iv_tcw_post
899 };
900
901 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_random_ops = {
902         .generator = crypt_iv_random_gen
903 };
904
905 /*
906  * Integrity extensions
907  */
908 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc)
909 {
910         return test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
911 }
912
913 static bool crypt_integrity_hmac(struct crypt_config *cc)
914 {
915         return crypt_integrity_aead(cc) && cc->key_mac_size;
916 }
917
918 /* Get sg containing data */
919 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
920                                              struct scatterlist *sg)
921 {
922         if (unlikely(crypt_integrity_aead(cc)))
923                 return &sg[2];
924
925         return sg;
926 }
927
928 static int dm_crypt_integrity_io_alloc(struct dm_crypt_io *io, struct bio *bio)
929 {
930         struct bio_integrity_payload *bip;
931         unsigned int tag_len;
932         int ret;
933
934         if (!bio_sectors(bio) || !io->cc->on_disk_tag_size)
935                 return 0;
936
937         bip = bio_integrity_alloc(bio, GFP_NOIO, 1);
938         if (IS_ERR(bip))
939                 return PTR_ERR(bip);
940
941         tag_len = io->cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> io->cc->sector_shift);
942
943         bip->bip_iter.bi_size = tag_len;
944         bip->bip_iter.bi_sector = io->cc->start + io->sector;
945
946         ret = bio_integrity_add_page(bio, virt_to_page(io->integrity_metadata),
947                                      tag_len, offset_in_page(io->integrity_metadata));
948         if (unlikely(ret != tag_len))
949                 return -ENOMEM;
950
951         return 0;
952 }
953
954 static int crypt_integrity_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti)
955 {
956 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
957         struct blk_integrity *bi = blk_get_integrity(cc->dev->bdev->bd_disk);
958         struct mapped_device *md = dm_table_get_md(ti->table);
959
960         /* From now we require underlying device with our integrity profile */
961         if (!bi || strcasecmp(bi->profile->name, "DM-DIF-EXT-TAG")) {
962                 ti->error = "Integrity profile not supported.";
963                 return -EINVAL;
964         }
965
966         if (bi->tag_size != cc->on_disk_tag_size ||
967             bi->tuple_size != cc->on_disk_tag_size) {
968                 ti->error = "Integrity profile tag size mismatch.";
969                 return -EINVAL;
970         }
971         if (1 << bi->interval_exp != cc->sector_size) {
972                 ti->error = "Integrity profile sector size mismatch.";
973                 return -EINVAL;
974         }
975
976         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
977                 cc->integrity_tag_size = cc->on_disk_tag_size - cc->integrity_iv_size;
978                 DMDEBUG("%s: Integrity AEAD, tag size %u, IV size %u.", dm_device_name(md),
979                        cc->integrity_tag_size, cc->integrity_iv_size);
980
981                 if (crypto_aead_setauthsize(any_tfm_aead(cc), cc->integrity_tag_size)) {
982                         ti->error = "Integrity AEAD auth tag size is not supported.";
983                         return -EINVAL;
984                 }
985         } else if (cc->integrity_iv_size)
986                 DMDEBUG("%s: Additional per-sector space %u bytes for IV.", dm_device_name(md),
987                        cc->integrity_iv_size);
988
989         if ((cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size) != bi->tag_size) {
990                 ti->error = "Not enough space for integrity tag in the profile.";
991                 return -EINVAL;
992         }
993
994         return 0;
995 #else
996         ti->error = "Integrity profile not supported.";
997         return -EINVAL;
998 #endif
999 }
1000
1001 static void crypt_convert_init(struct crypt_config *cc,
1002                                struct convert_context *ctx,
1003                                struct bio *bio_out, struct bio *bio_in,
1004                                sector_t sector)
1005 {
1006         ctx->bio_in = bio_in;
1007         ctx->bio_out = bio_out;
1008         if (bio_in)
1009                 ctx->iter_in = bio_in->bi_iter;
1010         if (bio_out)
1011                 ctx->iter_out = bio_out->bi_iter;
1012         ctx->cc_sector = sector + cc->iv_offset;
1013         init_completion(&ctx->restart);
1014 }
1015
1016 static struct dm_crypt_request *dmreq_of_req(struct crypt_config *cc,
1017                                              void *req)
1018 {
1019         return (struct dm_crypt_request *)((char *)req + cc->dmreq_start);
1020 }
1021
1022 static void *req_of_dmreq(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
1023 {
1024         return (void *)((char *)dmreq - cc->dmreq_start);
1025 }
1026
1027 static u8 *iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1028                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1029 {
1030         if (crypt_integrity_aead(cc))
1031                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1032                         crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc)) + 1);
1033         else
1034                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1035                         crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc)) + 1);
1036 }
1037
1038 static u8 *org_iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1039                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1040 {
1041         return iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size;
1042 }
1043
1044 static uint64_t *org_sector_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1045                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1046 {
1047         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size + cc->iv_size;
1048         return (uint64_t*) ptr;
1049 }
1050
1051 static unsigned int *org_tag_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1052                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1053 {
1054         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size +
1055                   cc->iv_size + sizeof(uint64_t);
1056         return (unsigned int*)ptr;
1057 }
1058
1059 static void *tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1060                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
1061 {
1062         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1063         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1064
1065         return &io->integrity_metadata[*org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) *
1066                 cc->on_disk_tag_size];
1067 }
1068
1069 static void *iv_tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1070                                struct dm_crypt_request *dmreq)
1071 {
1072         return tag_from_dmreq(cc, dmreq) + cc->integrity_tag_size;
1073 }
1074
1075 static int crypt_convert_block_aead(struct crypt_config *cc,
1076                                      struct convert_context *ctx,
1077                                      struct aead_request *req,
1078                                      unsigned int tag_offset)
1079 {
1080         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1081         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1082         struct dm_crypt_request *dmreq;
1083         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv, *tag;
1084         uint64_t *sector;
1085         int r = 0;
1086
1087         BUG_ON(cc->integrity_iv_size && cc->integrity_iv_size != cc->iv_size);
1088
1089         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1090         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1091                 return -EIO;
1092
1093         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1094         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1095         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1096                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1097         dmreq->ctx = ctx;
1098
1099         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1100
1101         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1102         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1103
1104         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1105         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1106         tag = tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1107         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1108
1109         /* AEAD request:
1110          *  |----- AAD -------|------ DATA -------|-- AUTH TAG --|
1111          *  | (authenticated) | (auth+encryption) |              |
1112          *  | sector_LE |  IV |  sector in/out    |  tag in/out  |
1113          */
1114         sg_init_table(dmreq->sg_in, 4);
1115         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[0], sector, sizeof(uint64_t));
1116         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[1], org_iv, cc->iv_size);
1117         sg_set_page(&dmreq->sg_in[2], bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1118         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1119
1120         sg_init_table(dmreq->sg_out, 4);
1121         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[0], sector, sizeof(uint64_t));
1122         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[1], org_iv, cc->iv_size);
1123         sg_set_page(&dmreq->sg_out[2], bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1124         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1125
1126         if (cc->iv_gen_ops) {
1127                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1128                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1129                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->iv_size);
1130                 } else {
1131                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1132                         if (r < 0)
1133                                 return r;
1134                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1135                         if (cc->integrity_iv_size)
1136                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->iv_size);
1137                 }
1138                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1139                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1140         }
1141
1142         aead_request_set_ad(req, sizeof(uint64_t) + cc->iv_size);
1143         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE) {
1144                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1145                                        cc->sector_size, iv);
1146                 r = crypto_aead_encrypt(req);
1147                 if (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size != cc->on_disk_tag_size)
1148                         memset(tag + cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size, 0,
1149                                cc->on_disk_tag_size - (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size));
1150         } else {
1151                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1152                                        cc->sector_size + cc->integrity_tag_size, iv);
1153                 r = crypto_aead_decrypt(req);
1154         }
1155
1156         if (r == -EBADMSG)
1157                 DMERR_LIMIT("INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu",
1158                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*sector));
1159
1160         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1161                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1162
1163         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1164         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1165
1166         return r;
1167 }
1168
1169 static int crypt_convert_block_skcipher(struct crypt_config *cc,
1170                                         struct convert_context *ctx,
1171                                         struct skcipher_request *req,
1172                                         unsigned int tag_offset)
1173 {
1174         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1175         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1176         struct scatterlist *sg_in, *sg_out;
1177         struct dm_crypt_request *dmreq;
1178         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv;
1179         uint64_t *sector;
1180         int r = 0;
1181
1182         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1183         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1184                 return -EIO;
1185
1186         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1187         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1188         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1189                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1190         dmreq->ctx = ctx;
1191
1192         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1193
1194         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1195         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1196         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1197
1198         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1199         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1200
1201         /* For skcipher we use only the first sg item */
1202         sg_in  = &dmreq->sg_in[0];
1203         sg_out = &dmreq->sg_out[0];
1204
1205         sg_init_table(sg_in, 1);
1206         sg_set_page(sg_in, bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1207
1208         sg_init_table(sg_out, 1);
1209         sg_set_page(sg_out, bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1210
1211         if (cc->iv_gen_ops) {
1212                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1213                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1214                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->integrity_iv_size);
1215                 } else {
1216                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1217                         if (r < 0)
1218                                 return r;
1219                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1220                         if (cc->integrity_iv_size)
1221                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->integrity_iv_size);
1222                 }
1223                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1224                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1225         }
1226
1227         skcipher_request_set_crypt(req, sg_in, sg_out, cc->sector_size, iv);
1228
1229         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE)
1230                 r = crypto_skcipher_encrypt(req);
1231         else
1232                 r = crypto_skcipher_decrypt(req);
1233
1234         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1235                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1236
1237         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1238         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1239
1240         return r;
1241 }
1242
1243 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1244                                int error);
1245
1246 static void crypt_alloc_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1247                                      struct convert_context *ctx)
1248 {
1249         unsigned key_index = ctx->cc_sector & (cc->tfms_count - 1);
1250
1251         if (!ctx->r.req)
1252                 ctx->r.req = mempool_alloc(&cc->req_pool, GFP_NOIO);
1253
1254         skcipher_request_set_tfm(ctx->r.req, cc->cipher_tfm.tfms[key_index]);
1255
1256         /*
1257          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1258          * requests if driver request queue is full.
1259          */
1260         skcipher_request_set_callback(ctx->r.req,
1261             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1262             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req));
1263 }
1264
1265 static void crypt_alloc_req_aead(struct crypt_config *cc,
1266                                  struct convert_context *ctx)
1267 {
1268         if (!ctx->r.req_aead)
1269                 ctx->r.req_aead = mempool_alloc(&cc->req_pool, GFP_NOIO);
1270
1271         aead_request_set_tfm(ctx->r.req_aead, cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1272
1273         /*
1274          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1275          * requests if driver request queue is full.
1276          */
1277         aead_request_set_callback(ctx->r.req_aead,
1278             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1279             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req_aead));
1280 }
1281
1282 static void crypt_alloc_req(struct crypt_config *cc,
1283                             struct convert_context *ctx)
1284 {
1285         if (crypt_integrity_aead(cc))
1286                 crypt_alloc_req_aead(cc, ctx);
1287         else
1288                 crypt_alloc_req_skcipher(cc, ctx);
1289 }
1290
1291 static void crypt_free_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1292                                     struct skcipher_request *req, struct bio *base_bio)
1293 {
1294         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1295
1296         if ((struct skcipher_request *)(io + 1) != req)
1297                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1298 }
1299
1300 static void crypt_free_req_aead(struct crypt_config *cc,
1301                                 struct aead_request *req, struct bio *base_bio)
1302 {
1303         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1304
1305         if ((struct aead_request *)(io + 1) != req)
1306                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1307 }
1308
1309 static void crypt_free_req(struct crypt_config *cc, void *req, struct bio *base_bio)
1310 {
1311         if (crypt_integrity_aead(cc))
1312                 crypt_free_req_aead(cc, req, base_bio);
1313         else
1314                 crypt_free_req_skcipher(cc, req, base_bio);
1315 }
1316
1317 /*
1318  * Encrypt / decrypt data from one bio to another one (can be the same one)
1319  */
1320 static blk_status_t crypt_convert(struct crypt_config *cc,
1321                          struct convert_context *ctx)
1322 {
1323         unsigned int tag_offset = 0;
1324         unsigned int sector_step = cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT;
1325         int r;
1326
1327         atomic_set(&ctx->cc_pending, 1);
1328
1329         while (ctx->iter_in.bi_size && ctx->iter_out.bi_size) {
1330
1331                 crypt_alloc_req(cc, ctx);
1332                 atomic_inc(&ctx->cc_pending);
1333
1334                 if (crypt_integrity_aead(cc))
1335                         r = crypt_convert_block_aead(cc, ctx, ctx->r.req_aead, tag_offset);
1336                 else
1337                         r = crypt_convert_block_skcipher(cc, ctx, ctx->r.req, tag_offset);
1338
1339                 switch (r) {
1340                 /*
1341                  * The request was queued by a crypto driver
1342                  * but the driver request queue is full, let's wait.
1343                  */
1344                 case -EBUSY:
1345                         wait_for_completion(&ctx->restart);
1346                         reinit_completion(&ctx->restart);
1347                         /* fall through */
1348                 /*
1349                  * The request is queued and processed asynchronously,
1350                  * completion function kcryptd_async_done() will be called.
1351                  */
1352                 case -EINPROGRESS:
1353                         ctx->r.req = NULL;
1354                         ctx->cc_sector += sector_step;
1355                         tag_offset++;
1356                         continue;
1357                 /*
1358                  * The request was already processed (synchronously).
1359                  */
1360                 case 0:
1361                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1362                         ctx->cc_sector += sector_step;
1363                         tag_offset++;
1364                         cond_resched();
1365                         continue;
1366                 /*
1367                  * There was a data integrity error.
1368                  */
1369                 case -EBADMSG:
1370                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1371                         return BLK_STS_PROTECTION;
1372                 /*
1373                  * There was an error while processing the request.
1374                  */
1375                 default:
1376                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1377                         return BLK_STS_IOERR;
1378                 }
1379         }
1380
1381         return 0;
1382 }
1383
1384 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone);
1385
1386 /*
1387  * Generate a new unfragmented bio with the given size
1388  * This should never violate the device limitations (but only because
1389  * max_segment_size is being constrained to PAGE_SIZE).
1390  *
1391  * This function may be called concurrently. If we allocate from the mempool
1392  * concurrently, there is a possibility of deadlock. For example, if we have
1393  * mempool of 256 pages, two processes, each wanting 256, pages allocate from
1394  * the mempool concurrently, it may deadlock in a situation where both processes
1395  * have allocated 128 pages and the mempool is exhausted.
1396  *
1397  * In order to avoid this scenario we allocate the pages under a mutex.
1398  *
1399  * In order to not degrade performance with excessive locking, we try
1400  * non-blocking allocations without a mutex first but on failure we fallback
1401  * to blocking allocations with a mutex.
1402  */
1403 static struct bio *crypt_alloc_buffer(struct dm_crypt_io *io, unsigned size)
1404 {
1405         struct crypt_config *cc = io->cc;
1406         struct bio *clone;
1407         unsigned int nr_iovecs = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1408         gfp_t gfp_mask = GFP_NOWAIT | __GFP_HIGHMEM;
1409         unsigned i, len, remaining_size;
1410         struct page *page;
1411
1412 retry:
1413         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1414                 mutex_lock(&cc->bio_alloc_lock);
1415
1416         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, nr_iovecs, &cc->bs);
1417         if (!clone)
1418                 goto out;
1419
1420         clone_init(io, clone);
1421
1422         remaining_size = size;
1423
1424         for (i = 0; i < nr_iovecs; i++) {
1425                 page = mempool_alloc(&cc->page_pool, gfp_mask);
1426                 if (!page) {
1427                         crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1428                         bio_put(clone);
1429                         gfp_mask |= __GFP_DIRECT_RECLAIM;
1430                         goto retry;
1431                 }
1432
1433                 len = (remaining_size > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : remaining_size;
1434
1435                 bio_add_page(clone, page, len, 0);
1436
1437                 remaining_size -= len;
1438         }
1439
1440         /* Allocate space for integrity tags */
1441         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1442                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1443                 bio_put(clone);
1444                 clone = NULL;
1445         }
1446 out:
1447         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1448                 mutex_unlock(&cc->bio_alloc_lock);
1449
1450         return clone;
1451 }
1452
1453 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone)
1454 {
1455         unsigned int i;
1456         struct bio_vec *bv;
1457
1458         bio_for_each_segment_all(bv, clone, i) {
1459                 BUG_ON(!bv->bv_page);
1460                 mempool_free(bv->bv_page, &cc->page_pool);
1461         }
1462 }
1463
1464 static void crypt_io_init(struct dm_crypt_io *io, struct crypt_config *cc,
1465                           struct bio *bio, sector_t sector)
1466 {
1467         io->cc = cc;
1468         io->base_bio = bio;
1469         io->sector = sector;
1470         io->error = 0;
1471         io->ctx.r.req = NULL;
1472         io->integrity_metadata = NULL;
1473         io->integrity_metadata_from_pool = false;
1474         atomic_set(&io->io_pending, 0);
1475 }
1476
1477 static void crypt_inc_pending(struct dm_crypt_io *io)
1478 {
1479         atomic_inc(&io->io_pending);
1480 }
1481
1482 /*
1483  * One of the bios was finished. Check for completion of
1484  * the whole request and correctly clean up the buffer.
1485  */
1486 static void crypt_dec_pending(struct dm_crypt_io *io)
1487 {
1488         struct crypt_config *cc = io->cc;
1489         struct bio *base_bio = io->base_bio;
1490         blk_status_t error = io->error;
1491
1492         if (!atomic_dec_and_test(&io->io_pending))
1493                 return;
1494
1495         if (io->ctx.r.req)
1496                 crypt_free_req(cc, io->ctx.r.req, base_bio);
1497
1498         if (unlikely(io->integrity_metadata_from_pool))
1499                 mempool_free(io->integrity_metadata, &io->cc->tag_pool);
1500         else
1501                 kfree(io->integrity_metadata);
1502
1503         base_bio->bi_status = error;
1504         bio_endio(base_bio);
1505 }
1506
1507 /*
1508  * kcryptd/kcryptd_io:
1509  *
1510  * Needed because it would be very unwise to do decryption in an
1511  * interrupt context.
1512  *
1513  * kcryptd performs the actual encryption or decryption.
1514  *
1515  * kcryptd_io performs the IO submission.
1516  *
1517  * They must be separated as otherwise the final stages could be
1518  * starved by new requests which can block in the first stages due
1519  * to memory allocation.
1520  *
1521  * The work is done per CPU global for all dm-crypt instances.
1522  * They should not depend on each other and do not block.
1523  */
1524 static void crypt_endio(struct bio *clone)
1525 {
1526         struct dm_crypt_io *io = clone->bi_private;
1527         struct crypt_config *cc = io->cc;
1528         unsigned rw = bio_data_dir(clone);
1529         blk_status_t error;
1530
1531         /*
1532          * free the processed pages
1533          */
1534         if (rw == WRITE)
1535                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1536
1537         error = clone->bi_status;
1538         bio_put(clone);
1539
1540         if (rw == READ && !error) {
1541                 kcryptd_queue_crypt(io);
1542                 return;
1543         }
1544
1545         if (unlikely(error))
1546                 io->error = error;
1547
1548         crypt_dec_pending(io);
1549 }
1550
1551 static void clone_init(struct dm_crypt_io *io, struct bio *clone)
1552 {
1553         struct crypt_config *cc = io->cc;
1554
1555         clone->bi_private = io;
1556         clone->bi_end_io  = crypt_endio;
1557         bio_set_dev(clone, cc->dev->bdev);
1558         clone->bi_opf     = io->base_bio->bi_opf;
1559 }
1560
1561 static int kcryptd_io_read(struct dm_crypt_io *io, gfp_t gfp)
1562 {
1563         struct crypt_config *cc = io->cc;
1564         struct bio *clone;
1565
1566         /*
1567          * We need the original biovec array in order to decrypt
1568          * the whole bio data *afterwards* -- thanks to immutable
1569          * biovecs we don't need to worry about the block layer
1570          * modifying the biovec array; so leverage bio_clone_fast().
1571          */
1572         clone = bio_clone_fast(io->base_bio, gfp, &cc->bs);
1573         if (!clone)
1574                 return 1;
1575
1576         crypt_inc_pending(io);
1577
1578         clone_init(io, clone);
1579         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1580
1581         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1582                 crypt_dec_pending(io);
1583                 bio_put(clone);
1584                 return 1;
1585         }
1586
1587         generic_make_request(clone);
1588         return 0;
1589 }
1590
1591 static void kcryptd_io_read_work(struct work_struct *work)
1592 {
1593         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1594
1595         crypt_inc_pending(io);
1596         if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOIO))
1597                 io->error = BLK_STS_RESOURCE;
1598         crypt_dec_pending(io);
1599 }
1600
1601 static void kcryptd_queue_read(struct dm_crypt_io *io)
1602 {
1603         struct crypt_config *cc = io->cc;
1604
1605         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_read_work);
1606         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1607 }
1608
1609 static void kcryptd_io_write(struct dm_crypt_io *io)
1610 {
1611         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1612
1613         generic_make_request(clone);
1614 }
1615
1616 #define crypt_io_from_node(node) rb_entry((node), struct dm_crypt_io, rb_node)
1617
1618 static int dmcrypt_write(void *data)
1619 {
1620         struct crypt_config *cc = data;
1621         struct dm_crypt_io *io;
1622
1623         while (1) {
1624                 struct rb_root write_tree;
1625                 struct blk_plug plug;
1626
1627                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1628 continue_locked:
1629
1630                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1631                         goto pop_from_list;
1632
1633                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1634
1635                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1636
1637                 if (unlikely(kthread_should_stop())) {
1638                         set_current_state(TASK_RUNNING);
1639                         break;
1640                 }
1641
1642                 schedule();
1643
1644                 set_current_state(TASK_RUNNING);
1645                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1646                 goto continue_locked;
1647
1648 pop_from_list:
1649                 write_tree = cc->write_tree;
1650                 cc->write_tree = RB_ROOT;
1651                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1652
1653                 BUG_ON(rb_parent(write_tree.rb_node));
1654
1655                 /*
1656                  * Note: we cannot walk the tree here with rb_next because
1657                  * the structures may be freed when kcryptd_io_write is called.
1658                  */
1659                 blk_start_plug(&plug);
1660                 do {
1661                         io = crypt_io_from_node(rb_first(&write_tree));
1662                         rb_erase(&io->rb_node, &write_tree);
1663                         kcryptd_io_write(io);
1664                         cond_resched();
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_lock, flags);
1697         if (RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1698                 wake_up_process(cc->write_thread);
1699         rbp = &cc->write_tree.rb_node;
1700         parent = NULL;
1701         sector = io->sector;
1702         while (*rbp) {
1703                 parent = *rbp;
1704                 if (sector < crypt_io_from_node(parent)->sector)
1705                         rbp = &(*rbp)->rb_left;
1706                 else
1707                         rbp = &(*rbp)->rb_right;
1708         }
1709         rb_link_node(&io->rb_node, parent, rbp);
1710         rb_insert_color(&io->rb_node, &cc->write_tree);
1711         spin_unlock_irqrestore(&cc->write_thread_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 = kcalloc(cc->tfms_count,
1882                                       sizeof(struct crypto_skcipher *),
1883                                       GFP_KERNEL);
1884         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1885                 return -ENOMEM;
1886
1887         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1888                 cc->cipher_tfm.tfms[i] = crypto_alloc_skcipher(ciphermode, 0, 0);
1889                 if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
1890                         err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
1891                         crypt_free_tfms(cc);
1892                         return err;
1893                 }
1894         }
1895
1896         return 0;
1897 }
1898
1899 static int crypt_alloc_tfms_aead(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1900 {
1901         int err;
1902
1903         cc->cipher_tfm.tfms = kmalloc(sizeof(struct crypto_aead *), GFP_KERNEL);
1904         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1905                 return -ENOMEM;
1906
1907         cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = crypto_alloc_aead(ciphermode, 0, 0);
1908         if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
1909                 err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1910                 crypt_free_tfms(cc);
1911                 return err;
1912         }
1913
1914         return 0;
1915 }
1916
1917 static int crypt_alloc_tfms(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1918 {
1919         if (crypt_integrity_aead(cc))
1920                 return crypt_alloc_tfms_aead(cc, ciphermode);
1921         else
1922                 return crypt_alloc_tfms_skcipher(cc, ciphermode);
1923 }
1924
1925 static unsigned crypt_subkey_size(struct crypt_config *cc)
1926 {
1927         return (cc->key_size - cc->key_extra_size) >> ilog2(cc->tfms_count);
1928 }
1929
1930 static unsigned crypt_authenckey_size(struct crypt_config *cc)
1931 {
1932         return crypt_subkey_size(cc) + RTA_SPACE(sizeof(struct crypto_authenc_key_param));
1933 }
1934
1935 /*
1936  * If AEAD is composed like authenc(hmac(sha256),xts(aes)),
1937  * the key must be for some reason in special format.
1938  * This funcion converts cc->key to this special format.
1939  */
1940 static void crypt_copy_authenckey(char *p, const void *key,
1941                                   unsigned enckeylen, unsigned authkeylen)
1942 {
1943         struct crypto_authenc_key_param *param;
1944         struct rtattr *rta;
1945
1946         rta = (struct rtattr *)p;
1947         param = RTA_DATA(rta);
1948         param->enckeylen = cpu_to_be32(enckeylen);
1949         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(*param));
1950         rta->rta_type = CRYPTO_AUTHENC_KEYA_PARAM;
1951         p += RTA_SPACE(sizeof(*param));
1952         memcpy(p, key + enckeylen, authkeylen);
1953         p += authkeylen;
1954         memcpy(p, key, enckeylen);
1955 }
1956
1957 static int crypt_setkey(struct crypt_config *cc)
1958 {
1959         unsigned subkey_size;
1960         int err = 0, i, r;
1961
1962         /* Ignore extra keys (which are used for IV etc) */
1963         subkey_size = crypt_subkey_size(cc);
1964
1965         if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
1966                 if (subkey_size < cc->key_mac_size)
1967                         return -EINVAL;
1968
1969                 crypt_copy_authenckey(cc->authenc_key, cc->key,
1970                                       subkey_size - cc->key_mac_size,
1971                                       cc->key_mac_size);
1972         }
1973
1974         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1975                 if (crypt_integrity_hmac(cc))
1976                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
1977                                 cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
1978                 else if (crypt_integrity_aead(cc))
1979                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
1980                                                cc->key + (i * subkey_size),
1981                                                subkey_size);
1982                 else
1983                         r = crypto_skcipher_setkey(cc->cipher_tfm.tfms[i],
1984                                                    cc->key + (i * subkey_size),
1985                                                    subkey_size);
1986                 if (r)
1987                         err = r;
1988         }
1989
1990         if (crypt_integrity_hmac(cc))
1991                 memzero_explicit(cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
1992
1993         return err;
1994 }
1995
1996 #ifdef CONFIG_KEYS
1997
1998 static bool contains_whitespace(const char *str)
1999 {
2000         while (*str)
2001                 if (isspace(*str++))
2002                         return true;
2003         return false;
2004 }
2005
2006 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2007 {
2008         char *new_key_string, *key_desc;
2009         int ret;
2010         struct key *key;
2011         const struct user_key_payload *ukp;
2012
2013         /*
2014          * Reject key_string with whitespace. dm core currently lacks code for
2015          * proper whitespace escaping in arguments on DM_TABLE_STATUS path.
2016          */
2017         if (contains_whitespace(key_string)) {
2018                 DMERR("whitespace chars not allowed in key string");
2019                 return -EINVAL;
2020         }
2021
2022         /* look for next ':' separating key_type from key_description */
2023         key_desc = strpbrk(key_string, ":");
2024         if (!key_desc || key_desc == key_string || !strlen(key_desc + 1))
2025                 return -EINVAL;
2026
2027         if (strncmp(key_string, "logon:", key_desc - key_string + 1) &&
2028             strncmp(key_string, "user:", key_desc - key_string + 1))
2029                 return -EINVAL;
2030
2031         new_key_string = kstrdup(key_string, GFP_KERNEL);
2032         if (!new_key_string)
2033                 return -ENOMEM;
2034
2035         key = request_key(key_string[0] == 'l' ? &key_type_logon : &key_type_user,
2036                           key_desc + 1, NULL);
2037         if (IS_ERR(key)) {
2038                 kzfree(new_key_string);
2039                 return PTR_ERR(key);
2040         }
2041
2042         down_read(&key->sem);
2043
2044         ukp = user_key_payload_locked(key);
2045         if (!ukp) {
2046                 up_read(&key->sem);
2047                 key_put(key);
2048                 kzfree(new_key_string);
2049                 return -EKEYREVOKED;
2050         }
2051
2052         if (cc->key_size != ukp->datalen) {
2053                 up_read(&key->sem);
2054                 key_put(key);
2055                 kzfree(new_key_string);
2056                 return -EINVAL;
2057         }
2058
2059         memcpy(cc->key, ukp->data, cc->key_size);
2060
2061         up_read(&key->sem);
2062         key_put(key);
2063
2064         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2065         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2066
2067         ret = crypt_setkey(cc);
2068
2069         if (!ret) {
2070                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2071                 kzfree(cc->key_string);
2072                 cc->key_string = new_key_string;
2073         } else
2074                 kzfree(new_key_string);
2075
2076         return ret;
2077 }
2078
2079 static int get_key_size(char **key_string)
2080 {
2081         char *colon, dummy;
2082         int ret;
2083
2084         if (*key_string[0] != ':')
2085                 return strlen(*key_string) >> 1;
2086
2087         /* look for next ':' in key string */
2088         colon = strpbrk(*key_string + 1, ":");
2089         if (!colon)
2090                 return -EINVAL;
2091
2092         if (sscanf(*key_string + 1, "%u%c", &ret, &dummy) != 2 || dummy != ':')
2093                 return -EINVAL;
2094
2095         *key_string = colon;
2096
2097         /* remaining key string should be :<logon|user>:<key_desc> */
2098
2099         return ret;
2100 }
2101
2102 #else
2103
2104 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2105 {
2106         return -EINVAL;
2107 }
2108
2109 static int get_key_size(char **key_string)
2110 {
2111         return (*key_string[0] == ':') ? -EINVAL : (int)(strlen(*key_string) >> 1);
2112 }
2113
2114 #endif
2115
2116 static int crypt_set_key(struct crypt_config *cc, char *key)
2117 {
2118         int r = -EINVAL;
2119         int key_string_len = strlen(key);
2120
2121         /* Hyphen (which gives a key_size of zero) means there is no key. */
2122         if (!cc->key_size && strcmp(key, "-"))
2123                 goto out;
2124
2125         /* ':' means the key is in kernel keyring, short-circuit normal key processing */
2126         if (key[0] == ':') {
2127                 r = crypt_set_keyring_key(cc, key + 1);
2128                 goto out;
2129         }
2130
2131         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2132         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2133
2134         /* wipe references to any kernel keyring key */
2135         kzfree(cc->key_string);
2136         cc->key_string = NULL;
2137
2138         /* Decode key from its hex representation. */
2139         if (cc->key_size && hex2bin(cc->key, key, cc->key_size) < 0)
2140                 goto out;
2141
2142         r = crypt_setkey(cc);
2143         if (!r)
2144                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2145
2146 out:
2147         /* Hex key string not needed after here, so wipe it. */
2148         memset(key, '0', key_string_len);
2149
2150         return r;
2151 }
2152
2153 static int crypt_wipe_key(struct crypt_config *cc)
2154 {
2155         int r;
2156
2157         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2158         get_random_bytes(&cc->key, cc->key_size);
2159         kzfree(cc->key_string);
2160         cc->key_string = NULL;
2161         r = crypt_setkey(cc);
2162         memset(&cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2163
2164         return r;
2165 }
2166
2167 static void crypt_calculate_pages_per_client(void)
2168 {
2169         unsigned long pages = (totalram_pages - totalhigh_pages) * DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT / 100;
2170
2171         if (!dm_crypt_clients_n)
2172                 return;
2173
2174         pages /= dm_crypt_clients_n;
2175         if (pages < DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT)
2176                 pages = DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT;
2177         dm_crypt_pages_per_client = pages;
2178 }
2179
2180 static void *crypt_page_alloc(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
2181 {
2182         struct crypt_config *cc = pool_data;
2183         struct page *page;
2184
2185         /*
2186          * Note, percpu_counter_read_positive() may over (and under) estimate
2187          * the current usage by at most (batch - 1) * num_online_cpus() pages,
2188          * but avoids potential spinlock contention of an exact result.
2189          */
2190         if (unlikely(percpu_counter_read_positive(&cc->n_allocated_pages) >= dm_crypt_pages_per_client) &&
2191             likely(gfp_mask & __GFP_NORETRY))
2192                 return NULL;
2193
2194         page = alloc_page(gfp_mask);
2195         if (likely(page != NULL))
2196                 percpu_counter_add(&cc->n_allocated_pages, 1);
2197
2198         return page;
2199 }
2200
2201 static void crypt_page_free(void *page, void *pool_data)
2202 {
2203         struct crypt_config *cc = pool_data;
2204
2205         __free_page(page);
2206         percpu_counter_sub(&cc->n_allocated_pages, 1);
2207 }
2208
2209 static void crypt_dtr(struct dm_target *ti)
2210 {
2211         struct crypt_config *cc = ti->private;
2212
2213         ti->private = NULL;
2214
2215         if (!cc)
2216                 return;
2217
2218         if (cc->write_thread)
2219                 kthread_stop(cc->write_thread);
2220
2221         if (cc->io_queue)
2222                 destroy_workqueue(cc->io_queue);
2223         if (cc->crypt_queue)
2224                 destroy_workqueue(cc->crypt_queue);
2225
2226         crypt_free_tfms(cc);
2227
2228         bioset_exit(&cc->bs);
2229
2230         mempool_exit(&cc->page_pool);
2231         mempool_exit(&cc->req_pool);
2232         mempool_exit(&cc->tag_pool);
2233
2234         WARN_ON(percpu_counter_sum(&cc->n_allocated_pages) != 0);
2235         percpu_counter_destroy(&cc->n_allocated_pages);
2236
2237         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
2238                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
2239
2240         if (cc->dev)
2241                 dm_put_device(ti, cc->dev);
2242
2243         kzfree(cc->cipher);
2244         kzfree(cc->cipher_string);
2245         kzfree(cc->key_string);
2246         kzfree(cc->cipher_auth);
2247         kzfree(cc->authenc_key);
2248
2249         mutex_destroy(&cc->bio_alloc_lock);
2250
2251         /* Must zero key material before freeing */
2252         kzfree(cc);
2253
2254         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
2255         WARN_ON(!dm_crypt_clients_n);
2256         dm_crypt_clients_n--;
2257         crypt_calculate_pages_per_client();
2258         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
2259 }
2260
2261 static int crypt_ctr_ivmode(struct dm_target *ti, const char *ivmode)
2262 {
2263         struct crypt_config *cc = ti->private;
2264
2265         if (crypt_integrity_aead(cc))
2266                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2267         else
2268                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2269
2270         if (cc->iv_size)
2271                 /* at least a 64 bit sector number should fit in our buffer */
2272                 cc->iv_size = max(cc->iv_size,
2273                                   (unsigned int)(sizeof(u64) / sizeof(u8)));
2274         else if (ivmode) {
2275                 DMWARN("Selected cipher does not support IVs");
2276                 ivmode = NULL;
2277         }
2278
2279         /* Choose ivmode, see comments at iv code. */
2280         if (ivmode == NULL)
2281                 cc->iv_gen_ops = NULL;
2282         else if (strcmp(ivmode, "plain") == 0)
2283                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain_ops;
2284         else if (strcmp(ivmode, "plain64") == 0)
2285                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64_ops;
2286         else if (strcmp(ivmode, "plain64be") == 0)
2287                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64be_ops;
2288         else if (strcmp(ivmode, "essiv") == 0)
2289                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_essiv_ops;
2290         else if (strcmp(ivmode, "benbi") == 0)
2291                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_benbi_ops;
2292         else if (strcmp(ivmode, "null") == 0)
2293                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_null_ops;
2294         else if (strcmp(ivmode, "lmk") == 0) {
2295                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_lmk_ops;
2296                 /*
2297                  * Version 2 and 3 is recognised according
2298                  * to length of provided multi-key string.
2299                  * If present (version 3), last key is used as IV seed.
2300                  * All keys (including IV seed) are always the same size.
2301                  */
2302                 if (cc->key_size % cc->key_parts) {
2303                         cc->key_parts++;
2304                         cc->key_extra_size = cc->key_size / cc->key_parts;
2305                 }
2306         } else if (strcmp(ivmode, "tcw") == 0) {
2307                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_tcw_ops;
2308                 cc->key_parts += 2; /* IV + whitening */
2309                 cc->key_extra_size = cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE;
2310         } else if (strcmp(ivmode, "random") == 0) {
2311                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_random_ops;
2312                 /* Need storage space in integrity fields. */
2313                 cc->integrity_iv_size = cc->iv_size;
2314         } else {
2315                 ti->error = "Invalid IV mode";
2316                 return -EINVAL;
2317         }
2318
2319         return 0;
2320 }
2321
2322 /*
2323  * Workaround to parse cipher algorithm from crypto API spec.
2324  * The cc->cipher is currently used only in ESSIV.
2325  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2326  */
2327 static int crypt_ctr_blkdev_cipher(struct crypt_config *cc)
2328 {
2329         const char *alg_name = NULL;
2330         char *start, *end;
2331
2332         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2333                 alg_name = crypto_tfm_alg_name(crypto_aead_tfm(any_tfm_aead(cc)));
2334                 if (!alg_name)
2335                         return -EINVAL;
2336                 if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
2337                         alg_name = strchr(alg_name, ',');
2338                         if (!alg_name)
2339                                 return -EINVAL;
2340                 }
2341                 alg_name++;
2342         } else {
2343                 alg_name = crypto_tfm_alg_name(crypto_skcipher_tfm(any_tfm(cc)));
2344                 if (!alg_name)
2345                         return -EINVAL;
2346         }
2347
2348         start = strchr(alg_name, '(');
2349         end = strchr(alg_name, ')');
2350
2351         if (!start && !end) {
2352                 cc->cipher = kstrdup(alg_name, GFP_KERNEL);
2353                 return cc->cipher ? 0 : -ENOMEM;
2354         }
2355
2356         if (!start || !end || ++start >= end)
2357                 return -EINVAL;
2358
2359         cc->cipher = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2360         if (!cc->cipher)
2361                 return -ENOMEM;
2362
2363         strncpy(cc->cipher, start, end - start);
2364
2365         return 0;
2366 }
2367
2368 /*
2369  * Workaround to parse HMAC algorithm from AEAD crypto API spec.
2370  * The HMAC is needed to calculate tag size (HMAC digest size).
2371  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2372  */
2373 static int crypt_ctr_auth_cipher(struct crypt_config *cc, char *cipher_api)
2374 {
2375         char *start, *end, *mac_alg = NULL;
2376         struct crypto_ahash *mac;
2377
2378         if (!strstarts(cipher_api, "authenc("))
2379                 return 0;
2380
2381         start = strchr(cipher_api, '(');
2382         end = strchr(cipher_api, ',');
2383         if (!start || !end || ++start > end)
2384                 return -EINVAL;
2385
2386         mac_alg = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2387         if (!mac_alg)
2388                 return -ENOMEM;
2389         strncpy(mac_alg, start, end - start);
2390
2391         mac = crypto_alloc_ahash(mac_alg, 0, 0);
2392         kfree(mac_alg);
2393
2394         if (IS_ERR(mac))
2395                 return PTR_ERR(mac);
2396
2397         cc->key_mac_size = crypto_ahash_digestsize(mac);
2398         crypto_free_ahash(mac);
2399
2400         cc->authenc_key = kmalloc(crypt_authenckey_size(cc), GFP_KERNEL);
2401         if (!cc->authenc_key)
2402                 return -ENOMEM;
2403
2404         return 0;
2405 }
2406
2407 static int crypt_ctr_cipher_new(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2408                                 char **ivmode, char **ivopts)
2409 {
2410         struct crypt_config *cc = ti->private;
2411         char *tmp, *cipher_api;
2412         int ret = -EINVAL;
2413
2414         cc->tfms_count = 1;
2415
2416         /*
2417          * New format (capi: prefix)
2418          * capi:cipher_api_spec-iv:ivopts
2419          */
2420         tmp = &cipher_in[strlen("capi:")];
2421
2422         /* Separate IV options if present, it can contain another '-' in hash name */
2423         *ivopts = strrchr(tmp, ':');
2424         if (*ivopts) {
2425                 **ivopts = '\0';
2426                 (*ivopts)++;
2427         }
2428         /* Parse IV mode */
2429         *ivmode = strrchr(tmp, '-');
2430         if (*ivmode) {
2431                 **ivmode = '\0';
2432                 (*ivmode)++;
2433         }
2434         /* The rest is crypto API spec */
2435         cipher_api = tmp;
2436
2437         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "lmk"))
2438                 cc->tfms_count = 64;
2439
2440         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2441
2442         /* Allocate cipher */
2443         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2444         if (ret < 0) {
2445                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2446                 return ret;
2447         }
2448
2449         /* Alloc AEAD, can be used only in new format. */
2450         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2451                 ret = crypt_ctr_auth_cipher(cc, cipher_api);
2452                 if (ret < 0) {
2453                         ti->error = "Invalid AEAD cipher spec";
2454                         return -ENOMEM;
2455                 }
2456                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2457         } else
2458                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2459
2460         ret = crypt_ctr_blkdev_cipher(cc);
2461         if (ret < 0) {
2462                 ti->error = "Cannot allocate cipher string";
2463                 return -ENOMEM;
2464         }
2465
2466         return 0;
2467 }
2468
2469 static int crypt_ctr_cipher_old(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2470                                 char **ivmode, char **ivopts)
2471 {
2472         struct crypt_config *cc = ti->private;
2473         char *tmp, *cipher, *chainmode, *keycount;
2474         char *cipher_api = NULL;
2475         int ret = -EINVAL;
2476         char dummy;
2477
2478         if (strchr(cipher_in, '(') || crypt_integrity_aead(cc)) {
2479                 ti->error = "Bad cipher specification";
2480                 return -EINVAL;
2481         }
2482
2483         /*
2484          * Legacy dm-crypt cipher specification
2485          * cipher[:keycount]-mode-iv:ivopts
2486          */
2487         tmp = cipher_in;
2488         keycount = strsep(&tmp, "-");
2489         cipher = strsep(&keycount, ":");
2490
2491         if (!keycount)
2492                 cc->tfms_count = 1;
2493         else if (sscanf(keycount, "%u%c", &cc->tfms_count, &dummy) != 1 ||
2494                  !is_power_of_2(cc->tfms_count)) {
2495                 ti->error = "Bad cipher key count specification";
2496                 return -EINVAL;
2497         }
2498         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2499
2500         cc->cipher = kstrdup(cipher, GFP_KERNEL);
2501         if (!cc->cipher)
2502                 goto bad_mem;
2503
2504         chainmode = strsep(&tmp, "-");
2505         *ivmode = strsep(&tmp, ":");
2506         *ivopts = tmp;
2507
2508         /*
2509          * For compatibility with the original dm-crypt mapping format, if
2510          * only the cipher name is supplied, use cbc-plain.
2511          */
2512         if (!chainmode || (!strcmp(chainmode, "plain") && !*ivmode)) {
2513                 chainmode = "cbc";
2514                 *ivmode = "plain";
2515         }
2516
2517         if (strcmp(chainmode, "ecb") && !*ivmode) {
2518                 ti->error = "IV mechanism required";
2519                 return -EINVAL;
2520         }
2521
2522         cipher_api = kmalloc(CRYPTO_MAX_ALG_NAME, GFP_KERNEL);
2523         if (!cipher_api)
2524                 goto bad_mem;
2525
2526         ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2527                        "%s(%s)", chainmode, cipher);
2528         if (ret < 0) {
2529                 kfree(cipher_api);
2530                 goto bad_mem;
2531         }
2532
2533         /* Allocate cipher */
2534         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2535         if (ret < 0) {
2536                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2537                 kfree(cipher_api);
2538                 return ret;
2539         }
2540         kfree(cipher_api);
2541
2542         return 0;
2543 bad_mem:
2544         ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2545         return -ENOMEM;
2546 }
2547
2548 static int crypt_ctr_cipher(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key)
2549 {
2550         struct crypt_config *cc = ti->private;
2551         char *ivmode = NULL, *ivopts = NULL;
2552         int ret;
2553
2554         cc->cipher_string = kstrdup(cipher_in, GFP_KERNEL);
2555         if (!cc->cipher_string) {
2556                 ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2557                 return -ENOMEM;
2558         }
2559
2560         if (strstarts(cipher_in, "capi:"))
2561                 ret = crypt_ctr_cipher_new(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2562         else
2563                 ret = crypt_ctr_cipher_old(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2564         if (ret)
2565                 return ret;
2566
2567         /* Initialize IV */
2568         ret = crypt_ctr_ivmode(ti, ivmode);
2569         if (ret < 0)
2570                 return ret;
2571
2572         /* Initialize and set key */
2573         ret = crypt_set_key(cc, key);
2574         if (ret < 0) {
2575                 ti->error = "Error decoding and setting key";
2576                 return ret;
2577         }
2578
2579         /* Allocate IV */
2580         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->ctr) {
2581                 ret = cc->iv_gen_ops->ctr(cc, ti, ivopts);
2582                 if (ret < 0) {
2583                         ti->error = "Error creating IV";
2584                         return ret;
2585                 }
2586         }
2587
2588         /* Initialize IV (set keys for ESSIV etc) */
2589         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init) {
2590                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
2591                 if (ret < 0) {
2592                         ti->error = "Error initialising IV";
2593                         return ret;
2594                 }
2595         }
2596
2597         /* wipe the kernel key payload copy */
2598         if (cc->key_string)
2599                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2600
2601         return ret;
2602 }
2603
2604 static int crypt_ctr_optional(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2605 {
2606         struct crypt_config *cc = ti->private;
2607         struct dm_arg_set as;
2608         static const struct dm_arg _args[] = {
2609                 {0, 6, "Invalid number of feature args"},
2610         };
2611         unsigned int opt_params, val;
2612         const char *opt_string, *sval;
2613         char dummy;
2614         int ret;
2615
2616         /* Optional parameters */
2617         as.argc = argc;
2618         as.argv = argv;
2619
2620         ret = dm_read_arg_group(_args, &as, &opt_params, &ti->error);
2621         if (ret)
2622                 return ret;
2623
2624         while (opt_params--) {
2625                 opt_string = dm_shift_arg(&as);
2626                 if (!opt_string) {
2627                         ti->error = "Not enough feature arguments";
2628                         return -EINVAL;
2629                 }
2630
2631                 if (!strcasecmp(opt_string, "allow_discards"))
2632                         ti->num_discard_bios = 1;
2633
2634                 else if (!strcasecmp(opt_string, "same_cpu_crypt"))
2635                         set_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2636
2637                 else if (!strcasecmp(opt_string, "submit_from_crypt_cpus"))
2638                         set_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2639                 else if (sscanf(opt_string, "integrity:%u:", &val) == 1) {
2640                         if (val == 0 || val > MAX_TAG_SIZE) {
2641                                 ti->error = "Invalid integrity arguments";
2642                                 return -EINVAL;
2643                         }
2644                         cc->on_disk_tag_size = val;
2645                         sval = strchr(opt_string + strlen("integrity:"), ':') + 1;
2646                         if (!strcasecmp(sval, "aead")) {
2647                                 set_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
2648                         } else  if (strcasecmp(sval, "none")) {
2649                                 ti->error = "Unknown integrity profile";
2650                                 return -EINVAL;
2651                         }
2652
2653                         cc->cipher_auth = kstrdup(sval, GFP_KERNEL);
2654                         if (!cc->cipher_auth)
2655                                 return -ENOMEM;
2656                 } else if (sscanf(opt_string, "sector_size:%hu%c", &cc->sector_size, &dummy) == 1) {
2657                         if (cc->sector_size < (1 << SECTOR_SHIFT) ||
2658                             cc->sector_size > 4096 ||
2659                             (cc->sector_size & (cc->sector_size - 1))) {
2660                                 ti->error = "Invalid feature value for sector_size";
2661                                 return -EINVAL;
2662                         }
2663                         if (ti->len & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) {
2664                                 ti->error = "Device size is not multiple of sector_size feature";
2665                                 return -EINVAL;
2666                         }
2667                         cc->sector_shift = __ffs(cc->sector_size) - SECTOR_SHIFT;
2668                 } else if (!strcasecmp(opt_string, "iv_large_sectors"))
2669                         set_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2670                 else {
2671                         ti->error = "Invalid feature arguments";
2672                         return -EINVAL;
2673                 }
2674         }
2675
2676         return 0;
2677 }
2678
2679 /*
2680  * Construct an encryption mapping:
2681  * <cipher> [<key>|:<key_size>:<user|logon>:<key_description>] <iv_offset> <dev_path> <start>
2682  */
2683 static int crypt_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2684 {
2685         struct crypt_config *cc;
2686         int key_size;
2687         unsigned int align_mask;
2688         unsigned long long tmpll;
2689         int ret;
2690         size_t iv_size_padding, additional_req_size;
2691         char dummy;
2692
2693         if (argc < 5) {
2694                 ti->error = "Not enough arguments";
2695                 return -EINVAL;
2696         }
2697
2698         key_size = get_key_size(&argv[1]);
2699         if (key_size < 0) {
2700                 ti->error = "Cannot parse key size";
2701                 return -EINVAL;
2702         }
2703
2704         cc = kzalloc(sizeof(*cc) + key_size * sizeof(u8), GFP_KERNEL);
2705         if (!cc) {
2706                 ti->error = "Cannot allocate encryption context";
2707                 return -ENOMEM;
2708         }
2709         cc->key_size = key_size;
2710         cc->sector_size = (1 << SECTOR_SHIFT);
2711         cc->sector_shift = 0;
2712
2713         ti->private = cc;
2714
2715         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
2716         dm_crypt_clients_n++;
2717         crypt_calculate_pages_per_client();
2718         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
2719
2720         ret = percpu_counter_init(&cc->n_allocated_pages, 0, GFP_KERNEL);
2721         if (ret < 0)
2722                 goto bad;
2723
2724         /* Optional parameters need to be read before cipher constructor */
2725         if (argc > 5) {
2726                 ret = crypt_ctr_optional(ti, argc - 5, &argv[5]);
2727                 if (ret)
2728                         goto bad;
2729         }
2730
2731         ret = crypt_ctr_cipher(ti, argv[0], argv[1]);
2732         if (ret < 0)
2733                 goto bad;
2734
2735         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2736                 cc->dmreq_start = sizeof(struct aead_request);
2737                 cc->dmreq_start += crypto_aead_reqsize(any_tfm_aead(cc));
2738                 align_mask = crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc));
2739         } else {
2740                 cc->dmreq_start = sizeof(struct skcipher_request);
2741                 cc->dmreq_start += crypto_skcipher_reqsize(any_tfm(cc));
2742                 align_mask = crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc));
2743         }
2744         cc->dmreq_start = ALIGN(cc->dmreq_start, __alignof__(struct dm_crypt_request));
2745
2746         if (align_mask < CRYPTO_MINALIGN) {
2747                 /* Allocate the padding exactly */
2748                 iv_size_padding = -(cc->dmreq_start + sizeof(struct dm_crypt_request))
2749                                 & align_mask;
2750         } else {
2751                 /*
2752                  * If the cipher requires greater alignment than kmalloc
2753                  * alignment, we don't know the exact position of the
2754                  * initialization vector. We must assume worst case.
2755                  */
2756                 iv_size_padding = align_mask;
2757         }
2758
2759         /*  ...| IV + padding | original IV | original sec. number | bio tag offset | */
2760         additional_req_size = sizeof(struct dm_crypt_request) +
2761                 iv_size_padding + cc->iv_size +
2762                 cc->iv_size +
2763                 sizeof(uint64_t) +
2764                 sizeof(unsigned int);
2765
2766         ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->req_pool, MIN_IOS, cc->dmreq_start + additional_req_size);
2767         if (ret) {
2768                 ti->error = "Cannot allocate crypt request mempool";
2769                 goto bad;
2770         }
2771
2772         cc->per_bio_data_size = ti->per_io_data_size =
2773                 ALIGN(sizeof(struct dm_crypt_io) + cc->dmreq_start + additional_req_size,
2774                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN);
2775
2776         ret = mempool_init(&cc->page_pool, BIO_MAX_PAGES, crypt_page_alloc, crypt_page_free, cc);
2777         if (ret) {
2778                 ti->error = "Cannot allocate page mempool";
2779                 goto bad;
2780         }
2781
2782         ret = bioset_init(&cc->bs, MIN_IOS, 0, BIOSET_NEED_BVECS);
2783         if (ret) {
2784                 ti->error = "Cannot allocate crypt bioset";
2785                 goto bad;
2786         }
2787
2788         mutex_init(&cc->bio_alloc_lock);
2789
2790         ret = -EINVAL;
2791         if ((sscanf(argv[2], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) ||
2792             (tmpll & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1))) {
2793                 ti->error = "Invalid iv_offset sector";
2794                 goto bad;
2795         }
2796         cc->iv_offset = tmpll;
2797
2798         ret = dm_get_device(ti, argv[3], dm_table_get_mode(ti->table), &cc->dev);
2799         if (ret) {
2800                 ti->error = "Device lookup failed";
2801                 goto bad;
2802         }
2803
2804         ret = -EINVAL;
2805         if (sscanf(argv[4], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1 || tmpll != (sector_t)tmpll) {
2806                 ti->error = "Invalid device sector";
2807                 goto bad;
2808         }
2809         cc->start = tmpll;
2810
2811         if (crypt_integrity_aead(cc) || cc->integrity_iv_size) {
2812                 ret = crypt_integrity_ctr(cc, ti);
2813                 if (ret)
2814                         goto bad;
2815
2816                 cc->tag_pool_max_sectors = POOL_ENTRY_SIZE / cc->on_disk_tag_size;
2817                 if (!cc->tag_pool_max_sectors)
2818                         cc->tag_pool_max_sectors = 1;
2819
2820                 ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->tag_pool, MIN_IOS,
2821                         cc->tag_pool_max_sectors * cc->on_disk_tag_size);
2822                 if (ret) {
2823                         ti->error = "Cannot allocate integrity tags mempool";
2824                         goto bad;
2825                 }
2826
2827                 cc->tag_pool_max_sectors <<= cc->sector_shift;
2828         }
2829
2830         ret = -ENOMEM;
2831         cc->io_queue = alloc_workqueue("kcryptd_io", WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM, 1);
2832         if (!cc->io_queue) {
2833                 ti->error = "Couldn't create kcryptd io queue";
2834                 goto bad;
2835         }
2836
2837         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
2838                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd", WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM, 1);
2839         else
2840                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd",
2841                                                   WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND,
2842                                                   num_online_cpus());
2843         if (!cc->crypt_queue) {
2844                 ti->error = "Couldn't create kcryptd queue";
2845                 goto bad;
2846         }
2847
2848         spin_lock_init(&cc->write_thread_lock);
2849         cc->write_tree = RB_ROOT;
2850
2851         cc->write_thread = kthread_create(dmcrypt_write, cc, "dmcrypt_write");
2852         if (IS_ERR(cc->write_thread)) {
2853                 ret = PTR_ERR(cc->write_thread);
2854                 cc->write_thread = NULL;
2855                 ti->error = "Couldn't spawn write thread";
2856                 goto bad;
2857         }
2858         wake_up_process(cc->write_thread);
2859
2860         ti->num_flush_bios = 1;
2861         ti->limit_swap_bios = true;
2862
2863         return 0;
2864
2865 bad:
2866         crypt_dtr(ti);
2867         return ret;
2868 }
2869
2870 static int crypt_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio)
2871 {
2872         struct dm_crypt_io *io;
2873         struct crypt_config *cc = ti->private;
2874
2875         /*
2876          * If bio is REQ_PREFLUSH or REQ_OP_DISCARD, just bypass crypt queues.
2877          * - for REQ_PREFLUSH device-mapper core ensures that no IO is in-flight
2878          * - for REQ_OP_DISCARD caller must use flush if IO ordering matters
2879          */
2880         if (unlikely(bio->bi_opf & REQ_PREFLUSH ||
2881             bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD)) {
2882                 bio_set_dev(bio, cc->dev->bdev);
2883                 if (bio_sectors(bio))
2884                         bio->bi_iter.bi_sector = cc->start +
2885                                 dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector);
2886                 return DM_MAPIO_REMAPPED;
2887         }
2888
2889         /*
2890          * Check if bio is too large, split as needed.
2891          */
2892         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size > (BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT)) &&
2893             (bio_data_dir(bio) == WRITE || cc->on_disk_tag_size))
2894                 dm_accept_partial_bio(bio, ((BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT) >> SECTOR_SHIFT));
2895
2896         /*
2897          * Ensure that bio is a multiple of internal sector encryption size
2898          * and is aligned to this size as defined in IO hints.
2899          */
2900         if (unlikely((bio->bi_iter.bi_sector & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) != 0))
2901                 return DM_MAPIO_KILL;
2902
2903         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size & (cc->sector_size - 1)))
2904                 return DM_MAPIO_KILL;
2905
2906         io = dm_per_bio_data(bio, cc->per_bio_data_size);
2907         crypt_io_init(io, cc, bio, dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector));
2908
2909         if (cc->on_disk_tag_size) {
2910                 unsigned tag_len = cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> cc->sector_shift);
2911
2912                 if (unlikely(tag_len > KMALLOC_MAX_SIZE) ||
2913                     unlikely(!(io->integrity_metadata = kmalloc(tag_len,
2914                                 GFP_NOIO | __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN)))) {
2915                         if (bio_sectors(bio) > cc->tag_pool_max_sectors)
2916                                 dm_accept_partial_bio(bio, cc->tag_pool_max_sectors);
2917                         io->integrity_metadata = mempool_alloc(&cc->tag_pool, GFP_NOIO);
2918                         io->integrity_metadata_from_pool = true;
2919                 }
2920         }
2921
2922         if (crypt_integrity_aead(cc))
2923                 io->ctx.r.req_aead = (struct aead_request *)(io + 1);
2924         else
2925                 io->ctx.r.req = (struct skcipher_request *)(io + 1);
2926
2927         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
2928                 if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOWAIT))
2929                         kcryptd_queue_read(io);
2930         } else
2931                 kcryptd_queue_crypt(io);
2932
2933         return DM_MAPIO_SUBMITTED;
2934 }
2935
2936 static char hex2asc(unsigned char c)
2937 {
2938         return c + '0' + ((unsigned)(9 - c) >> 4 & 0x27);
2939 }
2940
2941 static void crypt_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
2942                          unsigned status_flags, char *result, unsigned maxlen)
2943 {
2944         struct crypt_config *cc = ti->private;
2945         unsigned i, sz = 0;
2946         int num_feature_args = 0;
2947
2948         switch (type) {
2949         case STATUSTYPE_INFO:
2950                 result[0] = '\0';
2951                 break;
2952
2953         case STATUSTYPE_TABLE:
2954                 DMEMIT("%s ", cc->cipher_string);
2955
2956                 if (cc->key_size > 0) {
2957                         if (cc->key_string)
2958                                 DMEMIT(":%u:%s", cc->key_size, cc->key_string);
2959                         else {
2960                                 for (i = 0; i < cc->key_size; i++) {
2961                                         DMEMIT("%c%c", hex2asc(cc->key[i] >> 4),
2962                                                hex2asc(cc->key[i] & 0xf));
2963                                 }
2964                         }
2965                 } else
2966                         DMEMIT("-");
2967
2968                 DMEMIT(" %llu %s %llu", (unsigned long long)cc->iv_offset,
2969                                 cc->dev->name, (unsigned long long)cc->start);
2970
2971                 num_feature_args += !!ti->num_discard_bios;
2972                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2973                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2974                 num_feature_args += cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT);
2975                 num_feature_args += test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2976                 if (cc->on_disk_tag_size)
2977                         num_feature_args++;
2978                 if (num_feature_args) {
2979                         DMEMIT(" %d", num_feature_args);
2980                         if (ti->num_discard_bios)
2981                                 DMEMIT(" allow_discards");
2982                         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
2983                                 DMEMIT(" same_cpu_crypt");
2984                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags))
2985                                 DMEMIT(" submit_from_crypt_cpus");
2986                         if (cc->on_disk_tag_size)
2987                                 DMEMIT(" integrity:%u:%s", cc->on_disk_tag_size, cc->cipher_auth);
2988                         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT))
2989                                 DMEMIT(" sector_size:%d", cc->sector_size);
2990                         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
2991                                 DMEMIT(" iv_large_sectors");
2992                 }
2993
2994                 break;
2995         }
2996 }
2997
2998 static void crypt_postsuspend(struct dm_target *ti)
2999 {
3000         struct crypt_config *cc = ti->private;
3001
3002         set_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
3003 }
3004
3005 static int crypt_preresume(struct dm_target *ti)
3006 {
3007         struct crypt_config *cc = ti->private;
3008
3009         if (!test_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags)) {
3010                 DMERR("aborting resume - crypt key is not set.");
3011                 return -EAGAIN;
3012         }
3013
3014         return 0;
3015 }
3016
3017 static void crypt_resume(struct dm_target *ti)
3018 {
3019         struct crypt_config *cc = ti->private;
3020
3021         clear_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
3022 }
3023
3024 /* Message interface
3025  *      key set <key>
3026  *      key wipe
3027  */
3028 static int crypt_message(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv,
3029                          char *result, unsigned maxlen)
3030 {
3031         struct crypt_config *cc = ti->private;
3032         int key_size, ret = -EINVAL;
3033
3034         if (argc < 2)
3035                 goto error;
3036
3037         if (!strcasecmp(argv[0], "key")) {
3038                 if (!test_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags)) {
3039                         DMWARN("not suspended during key manipulation.");
3040                         return -EINVAL;
3041                 }
3042                 if (argc == 3 && !strcasecmp(argv[1], "set")) {
3043                         /* The key size may not be changed. */
3044                         key_size = get_key_size(&argv[2]);
3045                         if (key_size < 0 || cc->key_size != key_size) {
3046                                 memset(argv[2], '0', strlen(argv[2]));
3047                                 return -EINVAL;
3048                         }
3049
3050                         ret = crypt_set_key(cc, argv[2]);
3051                         if (ret)
3052                                 return ret;
3053                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init)
3054                                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
3055                         /* wipe the kernel key payload copy */
3056                         if (cc->key_string)
3057                                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
3058                         return ret;
3059                 }
3060                 if (argc == 2 && !strcasecmp(argv[1], "wipe")) {
3061                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->wipe) {
3062                                 ret = cc->iv_gen_ops->wipe(cc);
3063                                 if (ret)
3064                                         return ret;
3065                         }
3066                         return crypt_wipe_key(cc);
3067                 }
3068         }
3069
3070 error:
3071         DMWARN("unrecognised message received.");
3072         return -EINVAL;
3073 }
3074
3075 static int crypt_iterate_devices(struct dm_target *ti,
3076                                  iterate_devices_callout_fn fn, void *data)
3077 {
3078         struct crypt_config *cc = ti->private;
3079
3080         return fn(ti, cc->dev, cc->start, ti->len, data);
3081 }
3082
3083 static void crypt_io_hints(struct dm_target *ti, struct queue_limits *limits)
3084 {
3085         struct crypt_config *cc = ti->private;
3086
3087         /*
3088          * Unfortunate constraint that is required to avoid the potential
3089          * for exceeding underlying device's max_segments limits -- due to
3090          * crypt_alloc_buffer() possibly allocating pages for the encryption
3091          * bio that are not as physically contiguous as the original bio.
3092          */
3093         limits->max_segment_size = PAGE_SIZE;
3094
3095         limits->logical_block_size =
3096                 max_t(unsigned, limits->logical_block_size, cc->sector_size);
3097         limits->physical_block_size =
3098                 max_t(unsigned, limits->physical_block_size, cc->sector_size);
3099         limits->io_min = max_t(unsigned, limits->io_min, cc->sector_size);
3100 }
3101
3102 static struct target_type crypt_target = {
3103         .name   = "crypt",
3104         .version = {1, 18, 1},
3105         .module = THIS_MODULE,
3106         .ctr    = crypt_ctr,
3107         .dtr    = crypt_dtr,
3108         .map    = crypt_map,
3109         .status = crypt_status,
3110         .postsuspend = crypt_postsuspend,
3111         .preresume = crypt_preresume,
3112         .resume = crypt_resume,
3113         .message = crypt_message,
3114         .iterate_devices = crypt_iterate_devices,
3115         .io_hints = crypt_io_hints,
3116 };
3117
3118 static int __init dm_crypt_init(void)
3119 {
3120         int r;
3121
3122         r = dm_register_target(&crypt_target);
3123         if (r < 0)
3124                 DMERR("register failed %d", r);
3125
3126         return r;
3127 }
3128
3129 static void __exit dm_crypt_exit(void)
3130 {
3131         dm_unregister_target(&crypt_target);
3132 }
3133
3134 module_init(dm_crypt_init);
3135 module_exit(dm_crypt_exit);
3136
3137 MODULE_AUTHOR("Jana Saout <jana@saout.de>");
3138 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " target for transparent encryption / decryption");
3139 MODULE_LICENSE("GPL");