Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/dtor/input
[linux-2.6-microblaze.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, 0);
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 = crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc));
486         int log = ilog2(bs);
487
488         /* we need to calculate how far we must shift the sector count
489          * to get the cipher block count, we use this shift in _gen */
490
491         if (1 << log != bs) {
492                 ti->error = "cypher blocksize is not a power of 2";
493                 return -EINVAL;
494         }
495
496         if (log > 9) {
497                 ti->error = "cypher blocksize is > 512";
498                 return -EINVAL;
499         }
500
501         cc->iv_gen_private.benbi.shift = 9 - log;
502
503         return 0;
504 }
505
506 static void crypt_iv_benbi_dtr(struct crypt_config *cc)
507 {
508 }
509
510 static int crypt_iv_benbi_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
511                               struct dm_crypt_request *dmreq)
512 {
513         __be64 val;
514
515         memset(iv, 0, cc->iv_size - sizeof(u64)); /* rest is cleared below */
516
517         val = cpu_to_be64(((u64)dmreq->iv_sector << cc->iv_gen_private.benbi.shift) + 1);
518         put_unaligned(val, (__be64 *)(iv + cc->iv_size - sizeof(u64)));
519
520         return 0;
521 }
522
523 static int crypt_iv_null_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
524                              struct dm_crypt_request *dmreq)
525 {
526         memset(iv, 0, cc->iv_size);
527
528         return 0;
529 }
530
531 static void crypt_iv_lmk_dtr(struct crypt_config *cc)
532 {
533         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
534
535         if (lmk->hash_tfm && !IS_ERR(lmk->hash_tfm))
536                 crypto_free_shash(lmk->hash_tfm);
537         lmk->hash_tfm = NULL;
538
539         kzfree(lmk->seed);
540         lmk->seed = NULL;
541 }
542
543 static int crypt_iv_lmk_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
544                             const char *opts)
545 {
546         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
547
548         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
549                 ti->error = "Unsupported sector size for LMK";
550                 return -EINVAL;
551         }
552
553         lmk->hash_tfm = crypto_alloc_shash("md5", 0, 0);
554         if (IS_ERR(lmk->hash_tfm)) {
555                 ti->error = "Error initializing LMK hash";
556                 return PTR_ERR(lmk->hash_tfm);
557         }
558
559         /* No seed in LMK version 2 */
560         if (cc->key_parts == cc->tfms_count) {
561                 lmk->seed = NULL;
562                 return 0;
563         }
564
565         lmk->seed = kzalloc(LMK_SEED_SIZE, GFP_KERNEL);
566         if (!lmk->seed) {
567                 crypt_iv_lmk_dtr(cc);
568                 ti->error = "Error kmallocing seed storage in LMK";
569                 return -ENOMEM;
570         }
571
572         return 0;
573 }
574
575 static int crypt_iv_lmk_init(struct crypt_config *cc)
576 {
577         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
578         int subkey_size = cc->key_size / cc->key_parts;
579
580         /* LMK seed is on the position of LMK_KEYS + 1 key */
581         if (lmk->seed)
582                 memcpy(lmk->seed, cc->key + (cc->tfms_count * subkey_size),
583                        crypto_shash_digestsize(lmk->hash_tfm));
584
585         return 0;
586 }
587
588 static int crypt_iv_lmk_wipe(struct crypt_config *cc)
589 {
590         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
591
592         if (lmk->seed)
593                 memset(lmk->seed, 0, LMK_SEED_SIZE);
594
595         return 0;
596 }
597
598 static int crypt_iv_lmk_one(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
599                             struct dm_crypt_request *dmreq,
600                             u8 *data)
601 {
602         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
603         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, lmk->hash_tfm);
604         struct md5_state md5state;
605         __le32 buf[4];
606         int i, r;
607
608         desc->tfm = lmk->hash_tfm;
609         desc->flags = 0;
610
611         r = crypto_shash_init(desc);
612         if (r)
613                 return r;
614
615         if (lmk->seed) {
616                 r = crypto_shash_update(desc, lmk->seed, LMK_SEED_SIZE);
617                 if (r)
618                         return r;
619         }
620
621         /* Sector is always 512B, block size 16, add data of blocks 1-31 */
622         r = crypto_shash_update(desc, data + 16, 16 * 31);
623         if (r)
624                 return r;
625
626         /* Sector is cropped to 56 bits here */
627         buf[0] = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xFFFFFFFF);
628         buf[1] = cpu_to_le32((((u64)dmreq->iv_sector >> 32) & 0x00FFFFFF) | 0x80000000);
629         buf[2] = cpu_to_le32(4024);
630         buf[3] = 0;
631         r = crypto_shash_update(desc, (u8 *)buf, sizeof(buf));
632         if (r)
633                 return r;
634
635         /* No MD5 padding here */
636         r = crypto_shash_export(desc, &md5state);
637         if (r)
638                 return r;
639
640         for (i = 0; i < MD5_HASH_WORDS; i++)
641                 __cpu_to_le32s(&md5state.hash[i]);
642         memcpy(iv, &md5state.hash, cc->iv_size);
643
644         return 0;
645 }
646
647 static int crypt_iv_lmk_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
648                             struct dm_crypt_request *dmreq)
649 {
650         struct scatterlist *sg;
651         u8 *src;
652         int r = 0;
653
654         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
655                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
656                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
657                 r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, src + sg->offset);
658                 kunmap_atomic(src);
659         } else
660                 memset(iv, 0, cc->iv_size);
661
662         return r;
663 }
664
665 static int crypt_iv_lmk_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
666                              struct dm_crypt_request *dmreq)
667 {
668         struct scatterlist *sg;
669         u8 *dst;
670         int r;
671
672         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE)
673                 return 0;
674
675         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
676         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
677         r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, dst + sg->offset);
678
679         /* Tweak the first block of plaintext sector */
680         if (!r)
681                 crypto_xor(dst + sg->offset, iv, cc->iv_size);
682
683         kunmap_atomic(dst);
684         return r;
685 }
686
687 static void crypt_iv_tcw_dtr(struct crypt_config *cc)
688 {
689         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
690
691         kzfree(tcw->iv_seed);
692         tcw->iv_seed = NULL;
693         kzfree(tcw->whitening);
694         tcw->whitening = NULL;
695
696         if (tcw->crc32_tfm && !IS_ERR(tcw->crc32_tfm))
697                 crypto_free_shash(tcw->crc32_tfm);
698         tcw->crc32_tfm = NULL;
699 }
700
701 static int crypt_iv_tcw_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
702                             const char *opts)
703 {
704         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
705
706         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
707                 ti->error = "Unsupported sector size for TCW";
708                 return -EINVAL;
709         }
710
711         if (cc->key_size <= (cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE)) {
712                 ti->error = "Wrong key size for TCW";
713                 return -EINVAL;
714         }
715
716         tcw->crc32_tfm = crypto_alloc_shash("crc32", 0, 0);
717         if (IS_ERR(tcw->crc32_tfm)) {
718                 ti->error = "Error initializing CRC32 in TCW";
719                 return PTR_ERR(tcw->crc32_tfm);
720         }
721
722         tcw->iv_seed = kzalloc(cc->iv_size, GFP_KERNEL);
723         tcw->whitening = kzalloc(TCW_WHITENING_SIZE, GFP_KERNEL);
724         if (!tcw->iv_seed || !tcw->whitening) {
725                 crypt_iv_tcw_dtr(cc);
726                 ti->error = "Error allocating seed storage in TCW";
727                 return -ENOMEM;
728         }
729
730         return 0;
731 }
732
733 static int crypt_iv_tcw_init(struct crypt_config *cc)
734 {
735         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
736         int key_offset = cc->key_size - cc->iv_size - TCW_WHITENING_SIZE;
737
738         memcpy(tcw->iv_seed, &cc->key[key_offset], cc->iv_size);
739         memcpy(tcw->whitening, &cc->key[key_offset + cc->iv_size],
740                TCW_WHITENING_SIZE);
741
742         return 0;
743 }
744
745 static int crypt_iv_tcw_wipe(struct crypt_config *cc)
746 {
747         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
748
749         memset(tcw->iv_seed, 0, cc->iv_size);
750         memset(tcw->whitening, 0, TCW_WHITENING_SIZE);
751
752         return 0;
753 }
754
755 static int crypt_iv_tcw_whitening(struct crypt_config *cc,
756                                   struct dm_crypt_request *dmreq,
757                                   u8 *data)
758 {
759         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
760         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
761         u8 buf[TCW_WHITENING_SIZE];
762         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, tcw->crc32_tfm);
763         int i, r;
764
765         /* xor whitening with sector number */
766         crypto_xor_cpy(buf, tcw->whitening, (u8 *)&sector, 8);
767         crypto_xor_cpy(&buf[8], tcw->whitening + 8, (u8 *)&sector, 8);
768
769         /* calculate crc32 for every 32bit part and xor it */
770         desc->tfm = tcw->crc32_tfm;
771         desc->flags = 0;
772         for (i = 0; i < 4; i++) {
773                 r = crypto_shash_init(desc);
774                 if (r)
775                         goto out;
776                 r = crypto_shash_update(desc, &buf[i * 4], 4);
777                 if (r)
778                         goto out;
779                 r = crypto_shash_final(desc, &buf[i * 4]);
780                 if (r)
781                         goto out;
782         }
783         crypto_xor(&buf[0], &buf[12], 4);
784         crypto_xor(&buf[4], &buf[8], 4);
785
786         /* apply whitening (8 bytes) to whole sector */
787         for (i = 0; i < ((1 << SECTOR_SHIFT) / 8); i++)
788                 crypto_xor(data + i * 8, buf, 8);
789 out:
790         memzero_explicit(buf, sizeof(buf));
791         return r;
792 }
793
794 static int crypt_iv_tcw_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
795                             struct dm_crypt_request *dmreq)
796 {
797         struct scatterlist *sg;
798         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
799         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
800         u8 *src;
801         int r = 0;
802
803         /* Remove whitening from ciphertext */
804         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
805                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
806                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
807                 r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, src + sg->offset);
808                 kunmap_atomic(src);
809         }
810
811         /* Calculate IV */
812         crypto_xor_cpy(iv, tcw->iv_seed, (u8 *)&sector, 8);
813         if (cc->iv_size > 8)
814                 crypto_xor_cpy(&iv[8], tcw->iv_seed + 8, (u8 *)&sector,
815                                cc->iv_size - 8);
816
817         return r;
818 }
819
820 static int crypt_iv_tcw_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
821                              struct dm_crypt_request *dmreq)
822 {
823         struct scatterlist *sg;
824         u8 *dst;
825         int r;
826
827         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
828                 return 0;
829
830         /* Apply whitening on ciphertext */
831         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
832         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
833         r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, dst + sg->offset);
834         kunmap_atomic(dst);
835
836         return r;
837 }
838
839 static int crypt_iv_random_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
840                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
841 {
842         /* Used only for writes, there must be an additional space to store IV */
843         get_random_bytes(iv, cc->iv_size);
844         return 0;
845 }
846
847 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain_ops = {
848         .generator = crypt_iv_plain_gen
849 };
850
851 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64_ops = {
852         .generator = crypt_iv_plain64_gen
853 };
854
855 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64be_ops = {
856         .generator = crypt_iv_plain64be_gen
857 };
858
859 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_essiv_ops = {
860         .ctr       = crypt_iv_essiv_ctr,
861         .dtr       = crypt_iv_essiv_dtr,
862         .init      = crypt_iv_essiv_init,
863         .wipe      = crypt_iv_essiv_wipe,
864         .generator = crypt_iv_essiv_gen
865 };
866
867 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_benbi_ops = {
868         .ctr       = crypt_iv_benbi_ctr,
869         .dtr       = crypt_iv_benbi_dtr,
870         .generator = crypt_iv_benbi_gen
871 };
872
873 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_null_ops = {
874         .generator = crypt_iv_null_gen
875 };
876
877 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_lmk_ops = {
878         .ctr       = crypt_iv_lmk_ctr,
879         .dtr       = crypt_iv_lmk_dtr,
880         .init      = crypt_iv_lmk_init,
881         .wipe      = crypt_iv_lmk_wipe,
882         .generator = crypt_iv_lmk_gen,
883         .post      = crypt_iv_lmk_post
884 };
885
886 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_tcw_ops = {
887         .ctr       = crypt_iv_tcw_ctr,
888         .dtr       = crypt_iv_tcw_dtr,
889         .init      = crypt_iv_tcw_init,
890         .wipe      = crypt_iv_tcw_wipe,
891         .generator = crypt_iv_tcw_gen,
892         .post      = crypt_iv_tcw_post
893 };
894
895 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_random_ops = {
896         .generator = crypt_iv_random_gen
897 };
898
899 /*
900  * Integrity extensions
901  */
902 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc)
903 {
904         return test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
905 }
906
907 static bool crypt_integrity_hmac(struct crypt_config *cc)
908 {
909         return crypt_integrity_aead(cc) && cc->key_mac_size;
910 }
911
912 /* Get sg containing data */
913 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
914                                              struct scatterlist *sg)
915 {
916         if (unlikely(crypt_integrity_aead(cc)))
917                 return &sg[2];
918
919         return sg;
920 }
921
922 static int dm_crypt_integrity_io_alloc(struct dm_crypt_io *io, struct bio *bio)
923 {
924         struct bio_integrity_payload *bip;
925         unsigned int tag_len;
926         int ret;
927
928         if (!bio_sectors(bio) || !io->cc->on_disk_tag_size)
929                 return 0;
930
931         bip = bio_integrity_alloc(bio, GFP_NOIO, 1);
932         if (IS_ERR(bip))
933                 return PTR_ERR(bip);
934
935         tag_len = io->cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> io->cc->sector_shift);
936
937         bip->bip_iter.bi_size = tag_len;
938         bip->bip_iter.bi_sector = io->cc->start + io->sector;
939
940         ret = bio_integrity_add_page(bio, virt_to_page(io->integrity_metadata),
941                                      tag_len, offset_in_page(io->integrity_metadata));
942         if (unlikely(ret != tag_len))
943                 return -ENOMEM;
944
945         return 0;
946 }
947
948 static int crypt_integrity_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti)
949 {
950 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
951         struct blk_integrity *bi = blk_get_integrity(cc->dev->bdev->bd_disk);
952
953         /* From now we require underlying device with our integrity profile */
954         if (!bi || strcasecmp(bi->profile->name, "DM-DIF-EXT-TAG")) {
955                 ti->error = "Integrity profile not supported.";
956                 return -EINVAL;
957         }
958
959         if (bi->tag_size != cc->on_disk_tag_size ||
960             bi->tuple_size != cc->on_disk_tag_size) {
961                 ti->error = "Integrity profile tag size mismatch.";
962                 return -EINVAL;
963         }
964         if (1 << bi->interval_exp != cc->sector_size) {
965                 ti->error = "Integrity profile sector size mismatch.";
966                 return -EINVAL;
967         }
968
969         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
970                 cc->integrity_tag_size = cc->on_disk_tag_size - cc->integrity_iv_size;
971                 DMINFO("Integrity AEAD, tag size %u, IV size %u.",
972                        cc->integrity_tag_size, cc->integrity_iv_size);
973
974                 if (crypto_aead_setauthsize(any_tfm_aead(cc), cc->integrity_tag_size)) {
975                         ti->error = "Integrity AEAD auth tag size is not supported.";
976                         return -EINVAL;
977                 }
978         } else if (cc->integrity_iv_size)
979                 DMINFO("Additional per-sector space %u bytes for IV.",
980                        cc->integrity_iv_size);
981
982         if ((cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size) != bi->tag_size) {
983                 ti->error = "Not enough space for integrity tag in the profile.";
984                 return -EINVAL;
985         }
986
987         return 0;
988 #else
989         ti->error = "Integrity profile not supported.";
990         return -EINVAL;
991 #endif
992 }
993
994 static void crypt_convert_init(struct crypt_config *cc,
995                                struct convert_context *ctx,
996                                struct bio *bio_out, struct bio *bio_in,
997                                sector_t sector)
998 {
999         ctx->bio_in = bio_in;
1000         ctx->bio_out = bio_out;
1001         if (bio_in)
1002                 ctx->iter_in = bio_in->bi_iter;
1003         if (bio_out)
1004                 ctx->iter_out = bio_out->bi_iter;
1005         ctx->cc_sector = sector + cc->iv_offset;
1006         init_completion(&ctx->restart);
1007 }
1008
1009 static struct dm_crypt_request *dmreq_of_req(struct crypt_config *cc,
1010                                              void *req)
1011 {
1012         return (struct dm_crypt_request *)((char *)req + cc->dmreq_start);
1013 }
1014
1015 static void *req_of_dmreq(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
1016 {
1017         return (void *)((char *)dmreq - cc->dmreq_start);
1018 }
1019
1020 static u8 *iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1021                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1022 {
1023         if (crypt_integrity_aead(cc))
1024                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1025                         crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc)) + 1);
1026         else
1027                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1028                         crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc)) + 1);
1029 }
1030
1031 static u8 *org_iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1032                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1033 {
1034         return iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size;
1035 }
1036
1037 static uint64_t *org_sector_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1038                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1039 {
1040         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size + cc->iv_size;
1041         return (uint64_t*) ptr;
1042 }
1043
1044 static unsigned int *org_tag_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1045                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1046 {
1047         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size +
1048                   cc->iv_size + sizeof(uint64_t);
1049         return (unsigned int*)ptr;
1050 }
1051
1052 static void *tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1053                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
1054 {
1055         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1056         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1057
1058         return &io->integrity_metadata[*org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) *
1059                 cc->on_disk_tag_size];
1060 }
1061
1062 static void *iv_tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1063                                struct dm_crypt_request *dmreq)
1064 {
1065         return tag_from_dmreq(cc, dmreq) + cc->integrity_tag_size;
1066 }
1067
1068 static int crypt_convert_block_aead(struct crypt_config *cc,
1069                                      struct convert_context *ctx,
1070                                      struct aead_request *req,
1071                                      unsigned int tag_offset)
1072 {
1073         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1074         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1075         struct dm_crypt_request *dmreq;
1076         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv, *tag;
1077         uint64_t *sector;
1078         int r = 0;
1079
1080         BUG_ON(cc->integrity_iv_size && cc->integrity_iv_size != cc->iv_size);
1081
1082         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1083         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1084                 return -EIO;
1085
1086         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1087         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1088         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1089                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1090         dmreq->ctx = ctx;
1091
1092         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1093
1094         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1095         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1096
1097         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1098         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1099         tag = tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1100         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1101
1102         /* AEAD request:
1103          *  |----- AAD -------|------ DATA -------|-- AUTH TAG --|
1104          *  | (authenticated) | (auth+encryption) |              |
1105          *  | sector_LE |  IV |  sector in/out    |  tag in/out  |
1106          */
1107         sg_init_table(dmreq->sg_in, 4);
1108         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[0], sector, sizeof(uint64_t));
1109         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[1], org_iv, cc->iv_size);
1110         sg_set_page(&dmreq->sg_in[2], bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1111         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1112
1113         sg_init_table(dmreq->sg_out, 4);
1114         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[0], sector, sizeof(uint64_t));
1115         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[1], org_iv, cc->iv_size);
1116         sg_set_page(&dmreq->sg_out[2], bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1117         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1118
1119         if (cc->iv_gen_ops) {
1120                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1121                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1122                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->iv_size);
1123                 } else {
1124                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1125                         if (r < 0)
1126                                 return r;
1127                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1128                         if (cc->integrity_iv_size)
1129                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->iv_size);
1130                 }
1131                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1132                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1133         }
1134
1135         aead_request_set_ad(req, sizeof(uint64_t) + cc->iv_size);
1136         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE) {
1137                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1138                                        cc->sector_size, iv);
1139                 r = crypto_aead_encrypt(req);
1140                 if (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size != cc->on_disk_tag_size)
1141                         memset(tag + cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size, 0,
1142                                cc->on_disk_tag_size - (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size));
1143         } else {
1144                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1145                                        cc->sector_size + cc->integrity_tag_size, iv);
1146                 r = crypto_aead_decrypt(req);
1147         }
1148
1149         if (r == -EBADMSG)
1150                 DMERR_LIMIT("INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu",
1151                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*sector));
1152
1153         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1154                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1155
1156         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1157         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1158
1159         return r;
1160 }
1161
1162 static int crypt_convert_block_skcipher(struct crypt_config *cc,
1163                                         struct convert_context *ctx,
1164                                         struct skcipher_request *req,
1165                                         unsigned int tag_offset)
1166 {
1167         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1168         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1169         struct scatterlist *sg_in, *sg_out;
1170         struct dm_crypt_request *dmreq;
1171         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv;
1172         uint64_t *sector;
1173         int r = 0;
1174
1175         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1176         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1177                 return -EIO;
1178
1179         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1180         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1181         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1182                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1183         dmreq->ctx = ctx;
1184
1185         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1186
1187         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1188         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1189         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1190
1191         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1192         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1193
1194         /* For skcipher we use only the first sg item */
1195         sg_in  = &dmreq->sg_in[0];
1196         sg_out = &dmreq->sg_out[0];
1197
1198         sg_init_table(sg_in, 1);
1199         sg_set_page(sg_in, bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1200
1201         sg_init_table(sg_out, 1);
1202         sg_set_page(sg_out, bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1203
1204         if (cc->iv_gen_ops) {
1205                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1206                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1207                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->integrity_iv_size);
1208                 } else {
1209                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1210                         if (r < 0)
1211                                 return r;
1212                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1213                         if (cc->integrity_iv_size)
1214                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->integrity_iv_size);
1215                 }
1216                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1217                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1218         }
1219
1220         skcipher_request_set_crypt(req, sg_in, sg_out, cc->sector_size, iv);
1221
1222         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE)
1223                 r = crypto_skcipher_encrypt(req);
1224         else
1225                 r = crypto_skcipher_decrypt(req);
1226
1227         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1228                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1229
1230         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1231         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1232
1233         return r;
1234 }
1235
1236 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1237                                int error);
1238
1239 static void crypt_alloc_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1240                                      struct convert_context *ctx)
1241 {
1242         unsigned key_index = ctx->cc_sector & (cc->tfms_count - 1);
1243
1244         if (!ctx->r.req)
1245                 ctx->r.req = mempool_alloc(&cc->req_pool, GFP_NOIO);
1246
1247         skcipher_request_set_tfm(ctx->r.req, cc->cipher_tfm.tfms[key_index]);
1248
1249         /*
1250          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1251          * requests if driver request queue is full.
1252          */
1253         skcipher_request_set_callback(ctx->r.req,
1254             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1255             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req));
1256 }
1257
1258 static void crypt_alloc_req_aead(struct crypt_config *cc,
1259                                  struct convert_context *ctx)
1260 {
1261         if (!ctx->r.req_aead)
1262                 ctx->r.req_aead = mempool_alloc(&cc->req_pool, GFP_NOIO);
1263
1264         aead_request_set_tfm(ctx->r.req_aead, cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1265
1266         /*
1267          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1268          * requests if driver request queue is full.
1269          */
1270         aead_request_set_callback(ctx->r.req_aead,
1271             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1272             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req_aead));
1273 }
1274
1275 static void crypt_alloc_req(struct crypt_config *cc,
1276                             struct convert_context *ctx)
1277 {
1278         if (crypt_integrity_aead(cc))
1279                 crypt_alloc_req_aead(cc, ctx);
1280         else
1281                 crypt_alloc_req_skcipher(cc, ctx);
1282 }
1283
1284 static void crypt_free_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1285                                     struct skcipher_request *req, struct bio *base_bio)
1286 {
1287         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1288
1289         if ((struct skcipher_request *)(io + 1) != req)
1290                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1291 }
1292
1293 static void crypt_free_req_aead(struct crypt_config *cc,
1294                                 struct aead_request *req, struct bio *base_bio)
1295 {
1296         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1297
1298         if ((struct aead_request *)(io + 1) != req)
1299                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1300 }
1301
1302 static void crypt_free_req(struct crypt_config *cc, void *req, struct bio *base_bio)
1303 {
1304         if (crypt_integrity_aead(cc))
1305                 crypt_free_req_aead(cc, req, base_bio);
1306         else
1307                 crypt_free_req_skcipher(cc, req, base_bio);
1308 }
1309
1310 /*
1311  * Encrypt / decrypt data from one bio to another one (can be the same one)
1312  */
1313 static blk_status_t crypt_convert(struct crypt_config *cc,
1314                          struct convert_context *ctx)
1315 {
1316         unsigned int tag_offset = 0;
1317         unsigned int sector_step = cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT;
1318         int r;
1319
1320         atomic_set(&ctx->cc_pending, 1);
1321
1322         while (ctx->iter_in.bi_size && ctx->iter_out.bi_size) {
1323
1324                 crypt_alloc_req(cc, ctx);
1325                 atomic_inc(&ctx->cc_pending);
1326
1327                 if (crypt_integrity_aead(cc))
1328                         r = crypt_convert_block_aead(cc, ctx, ctx->r.req_aead, tag_offset);
1329                 else
1330                         r = crypt_convert_block_skcipher(cc, ctx, ctx->r.req, tag_offset);
1331
1332                 switch (r) {
1333                 /*
1334                  * The request was queued by a crypto driver
1335                  * but the driver request queue is full, let's wait.
1336                  */
1337                 case -EBUSY:
1338                         wait_for_completion(&ctx->restart);
1339                         reinit_completion(&ctx->restart);
1340                         /* fall through */
1341                 /*
1342                  * The request is queued and processed asynchronously,
1343                  * completion function kcryptd_async_done() will be called.
1344                  */
1345                 case -EINPROGRESS:
1346                         ctx->r.req = NULL;
1347                         ctx->cc_sector += sector_step;
1348                         tag_offset++;
1349                         continue;
1350                 /*
1351                  * The request was already processed (synchronously).
1352                  */
1353                 case 0:
1354                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1355                         ctx->cc_sector += sector_step;
1356                         tag_offset++;
1357                         cond_resched();
1358                         continue;
1359                 /*
1360                  * There was a data integrity error.
1361                  */
1362                 case -EBADMSG:
1363                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1364                         return BLK_STS_PROTECTION;
1365                 /*
1366                  * There was an error while processing the request.
1367                  */
1368                 default:
1369                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1370                         return BLK_STS_IOERR;
1371                 }
1372         }
1373
1374         return 0;
1375 }
1376
1377 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone);
1378
1379 /*
1380  * Generate a new unfragmented bio with the given size
1381  * This should never violate the device limitations (but only because
1382  * max_segment_size is being constrained to PAGE_SIZE).
1383  *
1384  * This function may be called concurrently. If we allocate from the mempool
1385  * concurrently, there is a possibility of deadlock. For example, if we have
1386  * mempool of 256 pages, two processes, each wanting 256, pages allocate from
1387  * the mempool concurrently, it may deadlock in a situation where both processes
1388  * have allocated 128 pages and the mempool is exhausted.
1389  *
1390  * In order to avoid this scenario we allocate the pages under a mutex.
1391  *
1392  * In order to not degrade performance with excessive locking, we try
1393  * non-blocking allocations without a mutex first but on failure we fallback
1394  * to blocking allocations with a mutex.
1395  */
1396 static struct bio *crypt_alloc_buffer(struct dm_crypt_io *io, unsigned size)
1397 {
1398         struct crypt_config *cc = io->cc;
1399         struct bio *clone;
1400         unsigned int nr_iovecs = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1401         gfp_t gfp_mask = GFP_NOWAIT | __GFP_HIGHMEM;
1402         unsigned i, len, remaining_size;
1403         struct page *page;
1404
1405 retry:
1406         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1407                 mutex_lock(&cc->bio_alloc_lock);
1408
1409         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, nr_iovecs, &cc->bs);
1410         if (!clone)
1411                 goto out;
1412
1413         clone_init(io, clone);
1414
1415         remaining_size = size;
1416
1417         for (i = 0; i < nr_iovecs; i++) {
1418                 page = mempool_alloc(&cc->page_pool, gfp_mask);
1419                 if (!page) {
1420                         crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1421                         bio_put(clone);
1422                         gfp_mask |= __GFP_DIRECT_RECLAIM;
1423                         goto retry;
1424                 }
1425
1426                 len = (remaining_size > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : remaining_size;
1427
1428                 bio_add_page(clone, page, len, 0);
1429
1430                 remaining_size -= len;
1431         }
1432
1433         /* Allocate space for integrity tags */
1434         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1435                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1436                 bio_put(clone);
1437                 clone = NULL;
1438         }
1439 out:
1440         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1441                 mutex_unlock(&cc->bio_alloc_lock);
1442
1443         return clone;
1444 }
1445
1446 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone)
1447 {
1448         unsigned int i;
1449         struct bio_vec *bv;
1450         struct bvec_iter_all iter_all;
1451
1452         bio_for_each_segment_all(bv, clone, i, iter_all) {
1453                 BUG_ON(!bv->bv_page);
1454                 mempool_free(bv->bv_page, &cc->page_pool);
1455         }
1456 }
1457
1458 static void crypt_io_init(struct dm_crypt_io *io, struct crypt_config *cc,
1459                           struct bio *bio, sector_t sector)
1460 {
1461         io->cc = cc;
1462         io->base_bio = bio;
1463         io->sector = sector;
1464         io->error = 0;
1465         io->ctx.r.req = NULL;
1466         io->integrity_metadata = NULL;
1467         io->integrity_metadata_from_pool = false;
1468         atomic_set(&io->io_pending, 0);
1469 }
1470
1471 static void crypt_inc_pending(struct dm_crypt_io *io)
1472 {
1473         atomic_inc(&io->io_pending);
1474 }
1475
1476 /*
1477  * One of the bios was finished. Check for completion of
1478  * the whole request and correctly clean up the buffer.
1479  */
1480 static void crypt_dec_pending(struct dm_crypt_io *io)
1481 {
1482         struct crypt_config *cc = io->cc;
1483         struct bio *base_bio = io->base_bio;
1484         blk_status_t error = io->error;
1485
1486         if (!atomic_dec_and_test(&io->io_pending))
1487                 return;
1488
1489         if (io->ctx.r.req)
1490                 crypt_free_req(cc, io->ctx.r.req, base_bio);
1491
1492         if (unlikely(io->integrity_metadata_from_pool))
1493                 mempool_free(io->integrity_metadata, &io->cc->tag_pool);
1494         else
1495                 kfree(io->integrity_metadata);
1496
1497         base_bio->bi_status = error;
1498         bio_endio(base_bio);
1499 }
1500
1501 /*
1502  * kcryptd/kcryptd_io:
1503  *
1504  * Needed because it would be very unwise to do decryption in an
1505  * interrupt context.
1506  *
1507  * kcryptd performs the actual encryption or decryption.
1508  *
1509  * kcryptd_io performs the IO submission.
1510  *
1511  * They must be separated as otherwise the final stages could be
1512  * starved by new requests which can block in the first stages due
1513  * to memory allocation.
1514  *
1515  * The work is done per CPU global for all dm-crypt instances.
1516  * They should not depend on each other and do not block.
1517  */
1518 static void crypt_endio(struct bio *clone)
1519 {
1520         struct dm_crypt_io *io = clone->bi_private;
1521         struct crypt_config *cc = io->cc;
1522         unsigned rw = bio_data_dir(clone);
1523         blk_status_t error;
1524
1525         /*
1526          * free the processed pages
1527          */
1528         if (rw == WRITE)
1529                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1530
1531         error = clone->bi_status;
1532         bio_put(clone);
1533
1534         if (rw == READ && !error) {
1535                 kcryptd_queue_crypt(io);
1536                 return;
1537         }
1538
1539         if (unlikely(error))
1540                 io->error = error;
1541
1542         crypt_dec_pending(io);
1543 }
1544
1545 static void clone_init(struct dm_crypt_io *io, struct bio *clone)
1546 {
1547         struct crypt_config *cc = io->cc;
1548
1549         clone->bi_private = io;
1550         clone->bi_end_io  = crypt_endio;
1551         bio_set_dev(clone, cc->dev->bdev);
1552         clone->bi_opf     = io->base_bio->bi_opf;
1553 }
1554
1555 static int kcryptd_io_read(struct dm_crypt_io *io, gfp_t gfp)
1556 {
1557         struct crypt_config *cc = io->cc;
1558         struct bio *clone;
1559
1560         /*
1561          * We need the original biovec array in order to decrypt
1562          * the whole bio data *afterwards* -- thanks to immutable
1563          * biovecs we don't need to worry about the block layer
1564          * modifying the biovec array; so leverage bio_clone_fast().
1565          */
1566         clone = bio_clone_fast(io->base_bio, gfp, &cc->bs);
1567         if (!clone)
1568                 return 1;
1569
1570         crypt_inc_pending(io);
1571
1572         clone_init(io, clone);
1573         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1574
1575         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1576                 crypt_dec_pending(io);
1577                 bio_put(clone);
1578                 return 1;
1579         }
1580
1581         generic_make_request(clone);
1582         return 0;
1583 }
1584
1585 static void kcryptd_io_read_work(struct work_struct *work)
1586 {
1587         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1588
1589         crypt_inc_pending(io);
1590         if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOIO))
1591                 io->error = BLK_STS_RESOURCE;
1592         crypt_dec_pending(io);
1593 }
1594
1595 static void kcryptd_queue_read(struct dm_crypt_io *io)
1596 {
1597         struct crypt_config *cc = io->cc;
1598
1599         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_read_work);
1600         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1601 }
1602
1603 static void kcryptd_io_write(struct dm_crypt_io *io)
1604 {
1605         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1606
1607         generic_make_request(clone);
1608 }
1609
1610 #define crypt_io_from_node(node) rb_entry((node), struct dm_crypt_io, rb_node)
1611
1612 static int dmcrypt_write(void *data)
1613 {
1614         struct crypt_config *cc = data;
1615         struct dm_crypt_io *io;
1616
1617         while (1) {
1618                 struct rb_root write_tree;
1619                 struct blk_plug plug;
1620
1621                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1622 continue_locked:
1623
1624                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1625                         goto pop_from_list;
1626
1627                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1628
1629                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1630
1631                 if (unlikely(kthread_should_stop())) {
1632                         set_current_state(TASK_RUNNING);
1633                         break;
1634                 }
1635
1636                 schedule();
1637
1638                 set_current_state(TASK_RUNNING);
1639                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1640                 goto continue_locked;
1641
1642 pop_from_list:
1643                 write_tree = cc->write_tree;
1644                 cc->write_tree = RB_ROOT;
1645                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1646
1647                 BUG_ON(rb_parent(write_tree.rb_node));
1648
1649                 /*
1650                  * Note: we cannot walk the tree here with rb_next because
1651                  * the structures may be freed when kcryptd_io_write is called.
1652                  */
1653                 blk_start_plug(&plug);
1654                 do {
1655                         io = crypt_io_from_node(rb_first(&write_tree));
1656                         rb_erase(&io->rb_node, &write_tree);
1657                         kcryptd_io_write(io);
1658                 } while (!RB_EMPTY_ROOT(&write_tree));
1659                 blk_finish_plug(&plug);
1660         }
1661         return 0;
1662 }
1663
1664 static void kcryptd_crypt_write_io_submit(struct dm_crypt_io *io, int async)
1665 {
1666         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1667         struct crypt_config *cc = io->cc;
1668         unsigned long flags;
1669         sector_t sector;
1670         struct rb_node **rbp, *parent;
1671
1672         if (unlikely(io->error)) {
1673                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1674                 bio_put(clone);
1675                 crypt_dec_pending(io);
1676                 return;
1677         }
1678
1679         /* crypt_convert should have filled the clone bio */
1680         BUG_ON(io->ctx.iter_out.bi_size);
1681
1682         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1683
1684         if (likely(!async) && test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags)) {
1685                 generic_make_request(clone);
1686                 return;
1687         }
1688
1689         spin_lock_irqsave(&cc->write_thread_lock, flags);
1690         if (RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1691                 wake_up_process(cc->write_thread);
1692         rbp = &cc->write_tree.rb_node;
1693         parent = NULL;
1694         sector = io->sector;
1695         while (*rbp) {
1696                 parent = *rbp;
1697                 if (sector < crypt_io_from_node(parent)->sector)
1698                         rbp = &(*rbp)->rb_left;
1699                 else
1700                         rbp = &(*rbp)->rb_right;
1701         }
1702         rb_link_node(&io->rb_node, parent, rbp);
1703         rb_insert_color(&io->rb_node, &cc->write_tree);
1704         spin_unlock_irqrestore(&cc->write_thread_lock, flags);
1705 }
1706
1707 static void kcryptd_crypt_write_convert(struct dm_crypt_io *io)
1708 {
1709         struct crypt_config *cc = io->cc;
1710         struct bio *clone;
1711         int crypt_finished;
1712         sector_t sector = io->sector;
1713         blk_status_t r;
1714
1715         /*
1716          * Prevent io from disappearing until this function completes.
1717          */
1718         crypt_inc_pending(io);
1719         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, NULL, io->base_bio, sector);
1720
1721         clone = crypt_alloc_buffer(io, io->base_bio->bi_iter.bi_size);
1722         if (unlikely(!clone)) {
1723                 io->error = BLK_STS_IOERR;
1724                 goto dec;
1725         }
1726
1727         io->ctx.bio_out = clone;
1728         io->ctx.iter_out = clone->bi_iter;
1729
1730         sector += bio_sectors(clone);
1731
1732         crypt_inc_pending(io);
1733         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1734         if (r)
1735                 io->error = r;
1736         crypt_finished = atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending);
1737
1738         /* Encryption was already finished, submit io now */
1739         if (crypt_finished) {
1740                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
1741                 io->sector = sector;
1742         }
1743
1744 dec:
1745         crypt_dec_pending(io);
1746 }
1747
1748 static void kcryptd_crypt_read_done(struct dm_crypt_io *io)
1749 {
1750         crypt_dec_pending(io);
1751 }
1752
1753 static void kcryptd_crypt_read_convert(struct dm_crypt_io *io)
1754 {
1755         struct crypt_config *cc = io->cc;
1756         blk_status_t r;
1757
1758         crypt_inc_pending(io);
1759
1760         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, io->base_bio, io->base_bio,
1761                            io->sector);
1762
1763         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1764         if (r)
1765                 io->error = r;
1766
1767         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
1768                 kcryptd_crypt_read_done(io);
1769
1770         crypt_dec_pending(io);
1771 }
1772
1773 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1774                                int error)
1775 {
1776         struct dm_crypt_request *dmreq = async_req->data;
1777         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1778         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1779         struct crypt_config *cc = io->cc;
1780
1781         /*
1782          * A request from crypto driver backlog is going to be processed now,
1783          * finish the completion and continue in crypt_convert().
1784          * (Callback will be called for the second time for this request.)
1785          */
1786         if (error == -EINPROGRESS) {
1787                 complete(&ctx->restart);
1788                 return;
1789         }
1790
1791         if (!error && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1792                 error = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv_of_dmreq(cc, dmreq), dmreq);
1793
1794         if (error == -EBADMSG) {
1795                 DMERR_LIMIT("INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu",
1796                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*org_sector_of_dmreq(cc, dmreq)));
1797                 io->error = BLK_STS_PROTECTION;
1798         } else if (error < 0)
1799                 io->error = BLK_STS_IOERR;
1800
1801         crypt_free_req(cc, req_of_dmreq(cc, dmreq), io->base_bio);
1802
1803         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending))
1804                 return;
1805
1806         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
1807                 kcryptd_crypt_read_done(io);
1808         else
1809                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 1);
1810 }
1811
1812 static void kcryptd_crypt(struct work_struct *work)
1813 {
1814         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1815
1816         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
1817                 kcryptd_crypt_read_convert(io);
1818         else
1819                 kcryptd_crypt_write_convert(io);
1820 }
1821
1822 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io)
1823 {
1824         struct crypt_config *cc = io->cc;
1825
1826         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt);
1827         queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
1828 }
1829
1830 static void crypt_free_tfms_aead(struct crypt_config *cc)
1831 {
1832         if (!cc->cipher_tfm.tfms_aead)
1833                 return;
1834
1835         if (cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
1836                 crypto_free_aead(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1837                 cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = NULL;
1838         }
1839
1840         kfree(cc->cipher_tfm.tfms_aead);
1841         cc->cipher_tfm.tfms_aead = NULL;
1842 }
1843
1844 static void crypt_free_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc)
1845 {
1846         unsigned i;
1847
1848         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1849                 return;
1850
1851         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++)
1852                 if (cc->cipher_tfm.tfms[i] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
1853                         crypto_free_skcipher(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
1854                         cc->cipher_tfm.tfms[i] = NULL;
1855                 }
1856
1857         kfree(cc->cipher_tfm.tfms);
1858         cc->cipher_tfm.tfms = NULL;
1859 }
1860
1861 static void crypt_free_tfms(struct crypt_config *cc)
1862 {
1863         if (crypt_integrity_aead(cc))
1864                 crypt_free_tfms_aead(cc);
1865         else
1866                 crypt_free_tfms_skcipher(cc);
1867 }
1868
1869 static int crypt_alloc_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1870 {
1871         unsigned i;
1872         int err;
1873
1874         cc->cipher_tfm.tfms = kcalloc(cc->tfms_count,
1875                                       sizeof(struct crypto_skcipher *),
1876                                       GFP_KERNEL);
1877         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1878                 return -ENOMEM;
1879
1880         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1881                 cc->cipher_tfm.tfms[i] = crypto_alloc_skcipher(ciphermode, 0, 0);
1882                 if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
1883                         err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
1884                         crypt_free_tfms(cc);
1885                         return err;
1886                 }
1887         }
1888
1889         /*
1890          * dm-crypt performance can vary greatly depending on which crypto
1891          * algorithm implementation is used.  Help people debug performance
1892          * problems by logging the ->cra_driver_name.
1893          */
1894         DMINFO("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
1895                crypto_skcipher_alg(any_tfm(cc))->base.cra_driver_name);
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         DMINFO("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
1915                crypto_aead_alg(any_tfm_aead(cc))->base.cra_driver_name);
1916         return 0;
1917 }
1918
1919 static int crypt_alloc_tfms(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1920 {
1921         if (crypt_integrity_aead(cc))
1922                 return crypt_alloc_tfms_aead(cc, ciphermode);
1923         else
1924                 return crypt_alloc_tfms_skcipher(cc, ciphermode);
1925 }
1926
1927 static unsigned crypt_subkey_size(struct crypt_config *cc)
1928 {
1929         return (cc->key_size - cc->key_extra_size) >> ilog2(cc->tfms_count);
1930 }
1931
1932 static unsigned crypt_authenckey_size(struct crypt_config *cc)
1933 {
1934         return crypt_subkey_size(cc) + RTA_SPACE(sizeof(struct crypto_authenc_key_param));
1935 }
1936
1937 /*
1938  * If AEAD is composed like authenc(hmac(sha256),xts(aes)),
1939  * the key must be for some reason in special format.
1940  * This funcion converts cc->key to this special format.
1941  */
1942 static void crypt_copy_authenckey(char *p, const void *key,
1943                                   unsigned enckeylen, unsigned authkeylen)
1944 {
1945         struct crypto_authenc_key_param *param;
1946         struct rtattr *rta;
1947
1948         rta = (struct rtattr *)p;
1949         param = RTA_DATA(rta);
1950         param->enckeylen = cpu_to_be32(enckeylen);
1951         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(*param));
1952         rta->rta_type = CRYPTO_AUTHENC_KEYA_PARAM;
1953         p += RTA_SPACE(sizeof(*param));
1954         memcpy(p, key + enckeylen, authkeylen);
1955         p += authkeylen;
1956         memcpy(p, key, enckeylen);
1957 }
1958
1959 static int crypt_setkey(struct crypt_config *cc)
1960 {
1961         unsigned subkey_size;
1962         int err = 0, i, r;
1963
1964         /* Ignore extra keys (which are used for IV etc) */
1965         subkey_size = crypt_subkey_size(cc);
1966
1967         if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
1968                 if (subkey_size < cc->key_mac_size)
1969                         return -EINVAL;
1970
1971                 crypt_copy_authenckey(cc->authenc_key, cc->key,
1972                                       subkey_size - cc->key_mac_size,
1973                                       cc->key_mac_size);
1974         }
1975
1976         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1977                 if (crypt_integrity_hmac(cc))
1978                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
1979                                 cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
1980                 else if (crypt_integrity_aead(cc))
1981                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
1982                                                cc->key + (i * subkey_size),
1983                                                subkey_size);
1984                 else
1985                         r = crypto_skcipher_setkey(cc->cipher_tfm.tfms[i],
1986                                                    cc->key + (i * subkey_size),
1987                                                    subkey_size);
1988                 if (r)
1989                         err = r;
1990         }
1991
1992         if (crypt_integrity_hmac(cc))
1993                 memzero_explicit(cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
1994
1995         return err;
1996 }
1997
1998 #ifdef CONFIG_KEYS
1999
2000 static bool contains_whitespace(const char *str)
2001 {
2002         while (*str)
2003                 if (isspace(*str++))
2004                         return true;
2005         return false;
2006 }
2007
2008 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2009 {
2010         char *new_key_string, *key_desc;
2011         int ret;
2012         struct key *key;
2013         const struct user_key_payload *ukp;
2014
2015         /*
2016          * Reject key_string with whitespace. dm core currently lacks code for
2017          * proper whitespace escaping in arguments on DM_TABLE_STATUS path.
2018          */
2019         if (contains_whitespace(key_string)) {
2020                 DMERR("whitespace chars not allowed in key string");
2021                 return -EINVAL;
2022         }
2023
2024         /* look for next ':' separating key_type from key_description */
2025         key_desc = strpbrk(key_string, ":");
2026         if (!key_desc || key_desc == key_string || !strlen(key_desc + 1))
2027                 return -EINVAL;
2028
2029         if (strncmp(key_string, "logon:", key_desc - key_string + 1) &&
2030             strncmp(key_string, "user:", key_desc - key_string + 1))
2031                 return -EINVAL;
2032
2033         new_key_string = kstrdup(key_string, GFP_KERNEL);
2034         if (!new_key_string)
2035                 return -ENOMEM;
2036
2037         key = request_key(key_string[0] == 'l' ? &key_type_logon : &key_type_user,
2038                           key_desc + 1, NULL);
2039         if (IS_ERR(key)) {
2040                 kzfree(new_key_string);
2041                 return PTR_ERR(key);
2042         }
2043
2044         down_read(&key->sem);
2045
2046         ukp = user_key_payload_locked(key);
2047         if (!ukp) {
2048                 up_read(&key->sem);
2049                 key_put(key);
2050                 kzfree(new_key_string);
2051                 return -EKEYREVOKED;
2052         }
2053
2054         if (cc->key_size != ukp->datalen) {
2055                 up_read(&key->sem);
2056                 key_put(key);
2057                 kzfree(new_key_string);
2058                 return -EINVAL;
2059         }
2060
2061         memcpy(cc->key, ukp->data, cc->key_size);
2062
2063         up_read(&key->sem);
2064         key_put(key);
2065
2066         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2067         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2068
2069         ret = crypt_setkey(cc);
2070
2071         if (!ret) {
2072                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2073                 kzfree(cc->key_string);
2074                 cc->key_string = new_key_string;
2075         } else
2076                 kzfree(new_key_string);
2077
2078         return ret;
2079 }
2080
2081 static int get_key_size(char **key_string)
2082 {
2083         char *colon, dummy;
2084         int ret;
2085
2086         if (*key_string[0] != ':')
2087                 return strlen(*key_string) >> 1;
2088
2089         /* look for next ':' in key string */
2090         colon = strpbrk(*key_string + 1, ":");
2091         if (!colon)
2092                 return -EINVAL;
2093
2094         if (sscanf(*key_string + 1, "%u%c", &ret, &dummy) != 2 || dummy != ':')
2095                 return -EINVAL;
2096
2097         *key_string = colon;
2098
2099         /* remaining key string should be :<logon|user>:<key_desc> */
2100
2101         return ret;
2102 }
2103
2104 #else
2105
2106 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2107 {
2108         return -EINVAL;
2109 }
2110
2111 static int get_key_size(char **key_string)
2112 {
2113         return (*key_string[0] == ':') ? -EINVAL : strlen(*key_string) >> 1;
2114 }
2115
2116 #endif
2117
2118 static int crypt_set_key(struct crypt_config *cc, char *key)
2119 {
2120         int r = -EINVAL;
2121         int key_string_len = strlen(key);
2122
2123         /* Hyphen (which gives a key_size of zero) means there is no key. */
2124         if (!cc->key_size && strcmp(key, "-"))
2125                 goto out;
2126
2127         /* ':' means the key is in kernel keyring, short-circuit normal key processing */
2128         if (key[0] == ':') {
2129                 r = crypt_set_keyring_key(cc, key + 1);
2130                 goto out;
2131         }
2132
2133         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2134         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2135
2136         /* wipe references to any kernel keyring key */
2137         kzfree(cc->key_string);
2138         cc->key_string = NULL;
2139
2140         /* Decode key from its hex representation. */
2141         if (cc->key_size && hex2bin(cc->key, key, cc->key_size) < 0)
2142                 goto out;
2143
2144         r = crypt_setkey(cc);
2145         if (!r)
2146                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2147
2148 out:
2149         /* Hex key string not needed after here, so wipe it. */
2150         memset(key, '0', key_string_len);
2151
2152         return r;
2153 }
2154
2155 static int crypt_wipe_key(struct crypt_config *cc)
2156 {
2157         int r;
2158
2159         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2160         get_random_bytes(&cc->key, cc->key_size);
2161         kzfree(cc->key_string);
2162         cc->key_string = NULL;
2163         r = crypt_setkey(cc);
2164         memset(&cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2165
2166         return r;
2167 }
2168
2169 static void crypt_calculate_pages_per_client(void)
2170 {
2171         unsigned long pages = (totalram_pages() - totalhigh_pages()) * DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT / 100;
2172
2173         if (!dm_crypt_clients_n)
2174                 return;
2175
2176         pages /= dm_crypt_clients_n;
2177         if (pages < DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT)
2178                 pages = DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT;
2179         dm_crypt_pages_per_client = pages;
2180 }
2181
2182 static void *crypt_page_alloc(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
2183 {
2184         struct crypt_config *cc = pool_data;
2185         struct page *page;
2186
2187         if (unlikely(percpu_counter_compare(&cc->n_allocated_pages, dm_crypt_pages_per_client) >= 0) &&
2188             likely(gfp_mask & __GFP_NORETRY))
2189                 return NULL;
2190
2191         page = alloc_page(gfp_mask);
2192         if (likely(page != NULL))
2193                 percpu_counter_add(&cc->n_allocated_pages, 1);
2194
2195         return page;
2196 }
2197
2198 static void crypt_page_free(void *page, void *pool_data)
2199 {
2200         struct crypt_config *cc = pool_data;
2201
2202         __free_page(page);
2203         percpu_counter_sub(&cc->n_allocated_pages, 1);
2204 }
2205
2206 static void crypt_dtr(struct dm_target *ti)
2207 {
2208         struct crypt_config *cc = ti->private;
2209
2210         ti->private = NULL;
2211
2212         if (!cc)
2213                 return;
2214
2215         if (cc->write_thread)
2216                 kthread_stop(cc->write_thread);
2217
2218         if (cc->io_queue)
2219                 destroy_workqueue(cc->io_queue);
2220         if (cc->crypt_queue)
2221                 destroy_workqueue(cc->crypt_queue);
2222
2223         crypt_free_tfms(cc);
2224
2225         bioset_exit(&cc->bs);
2226
2227         mempool_exit(&cc->page_pool);
2228         mempool_exit(&cc->req_pool);
2229         mempool_exit(&cc->tag_pool);
2230
2231         WARN_ON(percpu_counter_sum(&cc->n_allocated_pages) != 0);
2232         percpu_counter_destroy(&cc->n_allocated_pages);
2233
2234         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
2235                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
2236
2237         if (cc->dev)
2238                 dm_put_device(ti, cc->dev);
2239
2240         kzfree(cc->cipher);
2241         kzfree(cc->cipher_string);
2242         kzfree(cc->key_string);
2243         kzfree(cc->cipher_auth);
2244         kzfree(cc->authenc_key);
2245
2246         mutex_destroy(&cc->bio_alloc_lock);
2247
2248         /* Must zero key material before freeing */
2249         kzfree(cc);
2250
2251         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
2252         WARN_ON(!dm_crypt_clients_n);
2253         dm_crypt_clients_n--;
2254         crypt_calculate_pages_per_client();
2255         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
2256 }
2257
2258 static int crypt_ctr_ivmode(struct dm_target *ti, const char *ivmode)
2259 {
2260         struct crypt_config *cc = ti->private;
2261
2262         if (crypt_integrity_aead(cc))
2263                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2264         else
2265                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2266
2267         if (cc->iv_size)
2268                 /* at least a 64 bit sector number should fit in our buffer */
2269                 cc->iv_size = max(cc->iv_size,
2270                                   (unsigned int)(sizeof(u64) / sizeof(u8)));
2271         else if (ivmode) {
2272                 DMWARN("Selected cipher does not support IVs");
2273                 ivmode = NULL;
2274         }
2275
2276         /* Choose ivmode, see comments at iv code. */
2277         if (ivmode == NULL)
2278                 cc->iv_gen_ops = NULL;
2279         else if (strcmp(ivmode, "plain") == 0)
2280                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain_ops;
2281         else if (strcmp(ivmode, "plain64") == 0)
2282                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64_ops;
2283         else if (strcmp(ivmode, "plain64be") == 0)
2284                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64be_ops;
2285         else if (strcmp(ivmode, "essiv") == 0)
2286                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_essiv_ops;
2287         else if (strcmp(ivmode, "benbi") == 0)
2288                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_benbi_ops;
2289         else if (strcmp(ivmode, "null") == 0)
2290                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_null_ops;
2291         else if (strcmp(ivmode, "lmk") == 0) {
2292                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_lmk_ops;
2293                 /*
2294                  * Version 2 and 3 is recognised according
2295                  * to length of provided multi-key string.
2296                  * If present (version 3), last key is used as IV seed.
2297                  * All keys (including IV seed) are always the same size.
2298                  */
2299                 if (cc->key_size % cc->key_parts) {
2300                         cc->key_parts++;
2301                         cc->key_extra_size = cc->key_size / cc->key_parts;
2302                 }
2303         } else if (strcmp(ivmode, "tcw") == 0) {
2304                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_tcw_ops;
2305                 cc->key_parts += 2; /* IV + whitening */
2306                 cc->key_extra_size = cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE;
2307         } else if (strcmp(ivmode, "random") == 0) {
2308                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_random_ops;
2309                 /* Need storage space in integrity fields. */
2310                 cc->integrity_iv_size = cc->iv_size;
2311         } else {
2312                 ti->error = "Invalid IV mode";
2313                 return -EINVAL;
2314         }
2315
2316         return 0;
2317 }
2318
2319 /*
2320  * Workaround to parse cipher algorithm from crypto API spec.
2321  * The cc->cipher is currently used only in ESSIV.
2322  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2323  */
2324 static int crypt_ctr_blkdev_cipher(struct crypt_config *cc)
2325 {
2326         const char *alg_name = NULL;
2327         char *start, *end;
2328
2329         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2330                 alg_name = crypto_tfm_alg_name(crypto_aead_tfm(any_tfm_aead(cc)));
2331                 if (!alg_name)
2332                         return -EINVAL;
2333                 if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
2334                         alg_name = strchr(alg_name, ',');
2335                         if (!alg_name)
2336                                 return -EINVAL;
2337                 }
2338                 alg_name++;
2339         } else {
2340                 alg_name = crypto_tfm_alg_name(crypto_skcipher_tfm(any_tfm(cc)));
2341                 if (!alg_name)
2342                         return -EINVAL;
2343         }
2344
2345         start = strchr(alg_name, '(');
2346         end = strchr(alg_name, ')');
2347
2348         if (!start && !end) {
2349                 cc->cipher = kstrdup(alg_name, GFP_KERNEL);
2350                 return cc->cipher ? 0 : -ENOMEM;
2351         }
2352
2353         if (!start || !end || ++start >= end)
2354                 return -EINVAL;
2355
2356         cc->cipher = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2357         if (!cc->cipher)
2358                 return -ENOMEM;
2359
2360         strncpy(cc->cipher, start, end - start);
2361
2362         return 0;
2363 }
2364
2365 /*
2366  * Workaround to parse HMAC algorithm from AEAD crypto API spec.
2367  * The HMAC is needed to calculate tag size (HMAC digest size).
2368  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2369  */
2370 static int crypt_ctr_auth_cipher(struct crypt_config *cc, char *cipher_api)
2371 {
2372         char *start, *end, *mac_alg = NULL;
2373         struct crypto_ahash *mac;
2374
2375         if (!strstarts(cipher_api, "authenc("))
2376                 return 0;
2377
2378         start = strchr(cipher_api, '(');
2379         end = strchr(cipher_api, ',');
2380         if (!start || !end || ++start > end)
2381                 return -EINVAL;
2382
2383         mac_alg = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2384         if (!mac_alg)
2385                 return -ENOMEM;
2386         strncpy(mac_alg, start, end - start);
2387
2388         mac = crypto_alloc_ahash(mac_alg, 0, 0);
2389         kfree(mac_alg);
2390
2391         if (IS_ERR(mac))
2392                 return PTR_ERR(mac);
2393
2394         cc->key_mac_size = crypto_ahash_digestsize(mac);
2395         crypto_free_ahash(mac);
2396
2397         cc->authenc_key = kmalloc(crypt_authenckey_size(cc), GFP_KERNEL);
2398         if (!cc->authenc_key)
2399                 return -ENOMEM;
2400
2401         return 0;
2402 }
2403
2404 static int crypt_ctr_cipher_new(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2405                                 char **ivmode, char **ivopts)
2406 {
2407         struct crypt_config *cc = ti->private;
2408         char *tmp, *cipher_api;
2409         int ret = -EINVAL;
2410
2411         cc->tfms_count = 1;
2412
2413         /*
2414          * New format (capi: prefix)
2415          * capi:cipher_api_spec-iv:ivopts
2416          */
2417         tmp = &cipher_in[strlen("capi:")];
2418
2419         /* Separate IV options if present, it can contain another '-' in hash name */
2420         *ivopts = strrchr(tmp, ':');
2421         if (*ivopts) {
2422                 **ivopts = '\0';
2423                 (*ivopts)++;
2424         }
2425         /* Parse IV mode */
2426         *ivmode = strrchr(tmp, '-');
2427         if (*ivmode) {
2428                 **ivmode = '\0';
2429                 (*ivmode)++;
2430         }
2431         /* The rest is crypto API spec */
2432         cipher_api = tmp;
2433
2434         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "lmk"))
2435                 cc->tfms_count = 64;
2436
2437         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2438
2439         /* Allocate cipher */
2440         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2441         if (ret < 0) {
2442                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2443                 return ret;
2444         }
2445
2446         /* Alloc AEAD, can be used only in new format. */
2447         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2448                 ret = crypt_ctr_auth_cipher(cc, cipher_api);
2449                 if (ret < 0) {
2450                         ti->error = "Invalid AEAD cipher spec";
2451                         return -ENOMEM;
2452                 }
2453                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2454         } else
2455                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2456
2457         ret = crypt_ctr_blkdev_cipher(cc);
2458         if (ret < 0) {
2459                 ti->error = "Cannot allocate cipher string";
2460                 return -ENOMEM;
2461         }
2462
2463         return 0;
2464 }
2465
2466 static int crypt_ctr_cipher_old(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2467                                 char **ivmode, char **ivopts)
2468 {
2469         struct crypt_config *cc = ti->private;
2470         char *tmp, *cipher, *chainmode, *keycount;
2471         char *cipher_api = NULL;
2472         int ret = -EINVAL;
2473         char dummy;
2474
2475         if (strchr(cipher_in, '(') || crypt_integrity_aead(cc)) {
2476                 ti->error = "Bad cipher specification";
2477                 return -EINVAL;
2478         }
2479
2480         /*
2481          * Legacy dm-crypt cipher specification
2482          * cipher[:keycount]-mode-iv:ivopts
2483          */
2484         tmp = cipher_in;
2485         keycount = strsep(&tmp, "-");
2486         cipher = strsep(&keycount, ":");
2487
2488         if (!keycount)
2489                 cc->tfms_count = 1;
2490         else if (sscanf(keycount, "%u%c", &cc->tfms_count, &dummy) != 1 ||
2491                  !is_power_of_2(cc->tfms_count)) {
2492                 ti->error = "Bad cipher key count specification";
2493                 return -EINVAL;
2494         }
2495         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2496
2497         cc->cipher = kstrdup(cipher, GFP_KERNEL);
2498         if (!cc->cipher)
2499                 goto bad_mem;
2500
2501         chainmode = strsep(&tmp, "-");
2502         *ivmode = strsep(&tmp, ":");
2503         *ivopts = tmp;
2504
2505         /*
2506          * For compatibility with the original dm-crypt mapping format, if
2507          * only the cipher name is supplied, use cbc-plain.
2508          */
2509         if (!chainmode || (!strcmp(chainmode, "plain") && !*ivmode)) {
2510                 chainmode = "cbc";
2511                 *ivmode = "plain";
2512         }
2513
2514         if (strcmp(chainmode, "ecb") && !*ivmode) {
2515                 ti->error = "IV mechanism required";
2516                 return -EINVAL;
2517         }
2518
2519         cipher_api = kmalloc(CRYPTO_MAX_ALG_NAME, GFP_KERNEL);
2520         if (!cipher_api)
2521                 goto bad_mem;
2522
2523         ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2524                        "%s(%s)", chainmode, cipher);
2525         if (ret < 0) {
2526                 kfree(cipher_api);
2527                 goto bad_mem;
2528         }
2529
2530         /* Allocate cipher */
2531         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2532         if (ret < 0) {
2533                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2534                 kfree(cipher_api);
2535                 return ret;
2536         }
2537         kfree(cipher_api);
2538
2539         return 0;
2540 bad_mem:
2541         ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2542         return -ENOMEM;
2543 }
2544
2545 static int crypt_ctr_cipher(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key)
2546 {
2547         struct crypt_config *cc = ti->private;
2548         char *ivmode = NULL, *ivopts = NULL;
2549         int ret;
2550
2551         cc->cipher_string = kstrdup(cipher_in, GFP_KERNEL);
2552         if (!cc->cipher_string) {
2553                 ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2554                 return -ENOMEM;
2555         }
2556
2557         if (strstarts(cipher_in, "capi:"))
2558                 ret = crypt_ctr_cipher_new(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2559         else
2560                 ret = crypt_ctr_cipher_old(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2561         if (ret)
2562                 return ret;
2563
2564         /* Initialize IV */
2565         ret = crypt_ctr_ivmode(ti, ivmode);
2566         if (ret < 0)
2567                 return ret;
2568
2569         /* Initialize and set key */
2570         ret = crypt_set_key(cc, key);
2571         if (ret < 0) {
2572                 ti->error = "Error decoding and setting key";
2573                 return ret;
2574         }
2575
2576         /* Allocate IV */
2577         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->ctr) {
2578                 ret = cc->iv_gen_ops->ctr(cc, ti, ivopts);
2579                 if (ret < 0) {
2580                         ti->error = "Error creating IV";
2581                         return ret;
2582                 }
2583         }
2584
2585         /* Initialize IV (set keys for ESSIV etc) */
2586         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init) {
2587                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
2588                 if (ret < 0) {
2589                         ti->error = "Error initialising IV";
2590                         return ret;
2591                 }
2592         }
2593
2594         /* wipe the kernel key payload copy */
2595         if (cc->key_string)
2596                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2597
2598         return ret;
2599 }
2600
2601 static int crypt_ctr_optional(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2602 {
2603         struct crypt_config *cc = ti->private;
2604         struct dm_arg_set as;
2605         static const struct dm_arg _args[] = {
2606                 {0, 6, "Invalid number of feature args"},
2607         };
2608         unsigned int opt_params, val;
2609         const char *opt_string, *sval;
2610         char dummy;
2611         int ret;
2612
2613         /* Optional parameters */
2614         as.argc = argc;
2615         as.argv = argv;
2616
2617         ret = dm_read_arg_group(_args, &as, &opt_params, &ti->error);
2618         if (ret)
2619                 return ret;
2620
2621         while (opt_params--) {
2622                 opt_string = dm_shift_arg(&as);
2623                 if (!opt_string) {
2624                         ti->error = "Not enough feature arguments";
2625                         return -EINVAL;
2626                 }
2627
2628                 if (!strcasecmp(opt_string, "allow_discards"))
2629                         ti->num_discard_bios = 1;
2630
2631                 else if (!strcasecmp(opt_string, "same_cpu_crypt"))
2632                         set_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2633
2634                 else if (!strcasecmp(opt_string, "submit_from_crypt_cpus"))
2635                         set_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2636                 else if (sscanf(opt_string, "integrity:%u:", &val) == 1) {
2637                         if (val == 0 || val > MAX_TAG_SIZE) {
2638                                 ti->error = "Invalid integrity arguments";
2639                                 return -EINVAL;
2640                         }
2641                         cc->on_disk_tag_size = val;
2642                         sval = strchr(opt_string + strlen("integrity:"), ':') + 1;
2643                         if (!strcasecmp(sval, "aead")) {
2644                                 set_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
2645                         } else  if (strcasecmp(sval, "none")) {
2646                                 ti->error = "Unknown integrity profile";
2647                                 return -EINVAL;
2648                         }
2649
2650                         cc->cipher_auth = kstrdup(sval, GFP_KERNEL);
2651                         if (!cc->cipher_auth)
2652                                 return -ENOMEM;
2653                 } else if (sscanf(opt_string, "sector_size:%hu%c", &cc->sector_size, &dummy) == 1) {
2654                         if (cc->sector_size < (1 << SECTOR_SHIFT) ||
2655                             cc->sector_size > 4096 ||
2656                             (cc->sector_size & (cc->sector_size - 1))) {
2657                                 ti->error = "Invalid feature value for sector_size";
2658                                 return -EINVAL;
2659                         }
2660                         if (ti->len & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) {
2661                                 ti->error = "Device size is not multiple of sector_size feature";
2662                                 return -EINVAL;
2663                         }
2664                         cc->sector_shift = __ffs(cc->sector_size) - SECTOR_SHIFT;
2665                 } else if (!strcasecmp(opt_string, "iv_large_sectors"))
2666                         set_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2667                 else {
2668                         ti->error = "Invalid feature arguments";
2669                         return -EINVAL;
2670                 }
2671         }
2672
2673         return 0;
2674 }
2675
2676 /*
2677  * Construct an encryption mapping:
2678  * <cipher> [<key>|:<key_size>:<user|logon>:<key_description>] <iv_offset> <dev_path> <start>
2679  */
2680 static int crypt_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2681 {
2682         struct crypt_config *cc;
2683         const char *devname = dm_table_device_name(ti->table);
2684         int key_size;
2685         unsigned int align_mask;
2686         unsigned long long tmpll;
2687         int ret;
2688         size_t iv_size_padding, additional_req_size;
2689         char dummy;
2690
2691         if (argc < 5) {
2692                 ti->error = "Not enough arguments";
2693                 return -EINVAL;
2694         }
2695
2696         key_size = get_key_size(&argv[1]);
2697         if (key_size < 0) {
2698                 ti->error = "Cannot parse key size";
2699                 return -EINVAL;
2700         }
2701
2702         cc = kzalloc(sizeof(*cc) + key_size * sizeof(u8), GFP_KERNEL);
2703         if (!cc) {
2704                 ti->error = "Cannot allocate encryption context";
2705                 return -ENOMEM;
2706         }
2707         cc->key_size = key_size;
2708         cc->sector_size = (1 << SECTOR_SHIFT);
2709         cc->sector_shift = 0;
2710
2711         ti->private = cc;
2712
2713         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
2714         dm_crypt_clients_n++;
2715         crypt_calculate_pages_per_client();
2716         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
2717
2718         ret = percpu_counter_init(&cc->n_allocated_pages, 0, GFP_KERNEL);
2719         if (ret < 0)
2720                 goto bad;
2721
2722         /* Optional parameters need to be read before cipher constructor */
2723         if (argc > 5) {
2724                 ret = crypt_ctr_optional(ti, argc - 5, &argv[5]);
2725                 if (ret)
2726                         goto bad;
2727         }
2728
2729         ret = crypt_ctr_cipher(ti, argv[0], argv[1]);
2730         if (ret < 0)
2731                 goto bad;
2732
2733         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2734                 cc->dmreq_start = sizeof(struct aead_request);
2735                 cc->dmreq_start += crypto_aead_reqsize(any_tfm_aead(cc));
2736                 align_mask = crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc));
2737         } else {
2738                 cc->dmreq_start = sizeof(struct skcipher_request);
2739                 cc->dmreq_start += crypto_skcipher_reqsize(any_tfm(cc));
2740                 align_mask = crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc));
2741         }
2742         cc->dmreq_start = ALIGN(cc->dmreq_start, __alignof__(struct dm_crypt_request));
2743
2744         if (align_mask < CRYPTO_MINALIGN) {
2745                 /* Allocate the padding exactly */
2746                 iv_size_padding = -(cc->dmreq_start + sizeof(struct dm_crypt_request))
2747                                 & align_mask;
2748         } else {
2749                 /*
2750                  * If the cipher requires greater alignment than kmalloc
2751                  * alignment, we don't know the exact position of the
2752                  * initialization vector. We must assume worst case.
2753                  */
2754                 iv_size_padding = align_mask;
2755         }
2756
2757         /*  ...| IV + padding | original IV | original sec. number | bio tag offset | */
2758         additional_req_size = sizeof(struct dm_crypt_request) +
2759                 iv_size_padding + cc->iv_size +
2760                 cc->iv_size +
2761                 sizeof(uint64_t) +
2762                 sizeof(unsigned int);
2763
2764         ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->req_pool, MIN_IOS, cc->dmreq_start + additional_req_size);
2765         if (ret) {
2766                 ti->error = "Cannot allocate crypt request mempool";
2767                 goto bad;
2768         }
2769
2770         cc->per_bio_data_size = ti->per_io_data_size =
2771                 ALIGN(sizeof(struct dm_crypt_io) + cc->dmreq_start + additional_req_size,
2772                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN);
2773
2774         ret = mempool_init(&cc->page_pool, BIO_MAX_PAGES, crypt_page_alloc, crypt_page_free, cc);
2775         if (ret) {
2776                 ti->error = "Cannot allocate page mempool";
2777                 goto bad;
2778         }
2779
2780         ret = bioset_init(&cc->bs, MIN_IOS, 0, BIOSET_NEED_BVECS);
2781         if (ret) {
2782                 ti->error = "Cannot allocate crypt bioset";
2783                 goto bad;
2784         }
2785
2786         mutex_init(&cc->bio_alloc_lock);
2787
2788         ret = -EINVAL;
2789         if ((sscanf(argv[2], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) ||
2790             (tmpll & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1))) {
2791                 ti->error = "Invalid iv_offset sector";
2792                 goto bad;
2793         }
2794         cc->iv_offset = tmpll;
2795
2796         ret = dm_get_device(ti, argv[3], dm_table_get_mode(ti->table), &cc->dev);
2797         if (ret) {
2798                 ti->error = "Device lookup failed";
2799                 goto bad;
2800         }
2801
2802         ret = -EINVAL;
2803         if (sscanf(argv[4], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1 || tmpll != (sector_t)tmpll) {
2804                 ti->error = "Invalid device sector";
2805                 goto bad;
2806         }
2807         cc->start = tmpll;
2808
2809         if (crypt_integrity_aead(cc) || cc->integrity_iv_size) {
2810                 ret = crypt_integrity_ctr(cc, ti);
2811                 if (ret)
2812                         goto bad;
2813
2814                 cc->tag_pool_max_sectors = POOL_ENTRY_SIZE / cc->on_disk_tag_size;
2815                 if (!cc->tag_pool_max_sectors)
2816                         cc->tag_pool_max_sectors = 1;
2817
2818                 ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->tag_pool, MIN_IOS,
2819                         cc->tag_pool_max_sectors * cc->on_disk_tag_size);
2820                 if (ret) {
2821                         ti->error = "Cannot allocate integrity tags mempool";
2822                         goto bad;
2823                 }
2824
2825                 cc->tag_pool_max_sectors <<= cc->sector_shift;
2826         }
2827
2828         ret = -ENOMEM;
2829         cc->io_queue = alloc_workqueue("kcryptd_io/%s",
2830                                        WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM,
2831                                        1, devname);
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/%s",
2839                                                   WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM,
2840                                                   1, devname);
2841         else
2842                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd/%s",
2843                                                   WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND,
2844                                                   num_online_cpus(), devname);
2845         if (!cc->crypt_queue) {
2846                 ti->error = "Couldn't create kcryptd queue";
2847                 goto bad;
2848         }
2849
2850         spin_lock_init(&cc->write_thread_lock);
2851         cc->write_tree = RB_ROOT;
2852
2853         cc->write_thread = kthread_create(dmcrypt_write, cc, "dmcrypt_write/%s", devname);
2854         if (IS_ERR(cc->write_thread)) {
2855                 ret = PTR_ERR(cc->write_thread);
2856                 cc->write_thread = NULL;
2857                 ti->error = "Couldn't spawn write thread";
2858                 goto bad;
2859         }
2860         wake_up_process(cc->write_thread);
2861
2862         ti->num_flush_bios = 1;
2863
2864         return 0;
2865
2866 bad:
2867         crypt_dtr(ti);
2868         return ret;
2869 }
2870
2871 static int crypt_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio)
2872 {
2873         struct dm_crypt_io *io;
2874         struct crypt_config *cc = ti->private;
2875
2876         /*
2877          * If bio is REQ_PREFLUSH or REQ_OP_DISCARD, just bypass crypt queues.
2878          * - for REQ_PREFLUSH device-mapper core ensures that no IO is in-flight
2879          * - for REQ_OP_DISCARD caller must use flush if IO ordering matters
2880          */
2881         if (unlikely(bio->bi_opf & REQ_PREFLUSH ||
2882             bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD)) {
2883                 bio_set_dev(bio, cc->dev->bdev);
2884                 if (bio_sectors(bio))
2885                         bio->bi_iter.bi_sector = cc->start +
2886                                 dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector);
2887                 return DM_MAPIO_REMAPPED;
2888         }
2889
2890         /*
2891          * Check if bio is too large, split as needed.
2892          */
2893         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size > (BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT)) &&
2894             (bio_data_dir(bio) == WRITE || cc->on_disk_tag_size))
2895                 dm_accept_partial_bio(bio, ((BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT) >> SECTOR_SHIFT));
2896
2897         /*
2898          * Ensure that bio is a multiple of internal sector encryption size
2899          * and is aligned to this size as defined in IO hints.
2900          */
2901         if (unlikely((bio->bi_iter.bi_sector & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) != 0))
2902                 return DM_MAPIO_KILL;
2903
2904         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size & (cc->sector_size - 1)))
2905                 return DM_MAPIO_KILL;
2906
2907         io = dm_per_bio_data(bio, cc->per_bio_data_size);
2908         crypt_io_init(io, cc, bio, dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector));
2909
2910         if (cc->on_disk_tag_size) {
2911                 unsigned tag_len = cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> cc->sector_shift);
2912
2913                 if (unlikely(tag_len > KMALLOC_MAX_SIZE) ||
2914                     unlikely(!(io->integrity_metadata = kmalloc(tag_len,
2915                                 GFP_NOIO | __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN)))) {
2916                         if (bio_sectors(bio) > cc->tag_pool_max_sectors)
2917                                 dm_accept_partial_bio(bio, cc->tag_pool_max_sectors);
2918                         io->integrity_metadata = mempool_alloc(&cc->tag_pool, GFP_NOIO);
2919                         io->integrity_metadata_from_pool = true;
2920                 }
2921         }
2922
2923         if (crypt_integrity_aead(cc))
2924                 io->ctx.r.req_aead = (struct aead_request *)(io + 1);
2925         else
2926                 io->ctx.r.req = (struct skcipher_request *)(io + 1);
2927
2928         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
2929                 if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOWAIT))
2930                         kcryptd_queue_read(io);
2931         } else
2932                 kcryptd_queue_crypt(io);
2933
2934         return DM_MAPIO_SUBMITTED;
2935 }
2936
2937 static void crypt_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
2938                          unsigned status_flags, char *result, unsigned maxlen)
2939 {
2940         struct crypt_config *cc = ti->private;
2941         unsigned i, sz = 0;
2942         int num_feature_args = 0;
2943
2944         switch (type) {
2945         case STATUSTYPE_INFO:
2946                 result[0] = '\0';
2947                 break;
2948
2949         case STATUSTYPE_TABLE:
2950                 DMEMIT("%s ", cc->cipher_string);
2951
2952                 if (cc->key_size > 0) {
2953                         if (cc->key_string)
2954                                 DMEMIT(":%u:%s", cc->key_size, cc->key_string);
2955                         else
2956                                 for (i = 0; i < cc->key_size; i++)
2957                                         DMEMIT("%02x", cc->key[i]);
2958                 } else
2959                         DMEMIT("-");
2960
2961                 DMEMIT(" %llu %s %llu", (unsigned long long)cc->iv_offset,
2962                                 cc->dev->name, (unsigned long long)cc->start);
2963
2964                 num_feature_args += !!ti->num_discard_bios;
2965                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2966                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2967                 num_feature_args += cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT);
2968                 num_feature_args += test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2969                 if (cc->on_disk_tag_size)
2970                         num_feature_args++;
2971                 if (num_feature_args) {
2972                         DMEMIT(" %d", num_feature_args);
2973                         if (ti->num_discard_bios)
2974                                 DMEMIT(" allow_discards");
2975                         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
2976                                 DMEMIT(" same_cpu_crypt");
2977                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags))
2978                                 DMEMIT(" submit_from_crypt_cpus");
2979                         if (cc->on_disk_tag_size)
2980                                 DMEMIT(" integrity:%u:%s", cc->on_disk_tag_size, cc->cipher_auth);
2981                         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT))
2982                                 DMEMIT(" sector_size:%d", cc->sector_size);
2983                         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
2984                                 DMEMIT(" iv_large_sectors");
2985                 }
2986
2987                 break;
2988         }
2989 }
2990
2991 static void crypt_postsuspend(struct dm_target *ti)
2992 {
2993         struct crypt_config *cc = ti->private;
2994
2995         set_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
2996 }
2997
2998 static int crypt_preresume(struct dm_target *ti)
2999 {
3000         struct crypt_config *cc = ti->private;
3001
3002         if (!test_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags)) {
3003                 DMERR("aborting resume - crypt key is not set.");
3004                 return -EAGAIN;
3005         }
3006
3007         return 0;
3008 }
3009
3010 static void crypt_resume(struct dm_target *ti)
3011 {
3012         struct crypt_config *cc = ti->private;
3013
3014         clear_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
3015 }
3016
3017 /* Message interface
3018  *      key set <key>
3019  *      key wipe
3020  */
3021 static int crypt_message(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv,
3022                          char *result, unsigned maxlen)
3023 {
3024         struct crypt_config *cc = ti->private;
3025         int key_size, ret = -EINVAL;
3026
3027         if (argc < 2)
3028                 goto error;
3029
3030         if (!strcasecmp(argv[0], "key")) {
3031                 if (!test_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags)) {
3032                         DMWARN("not suspended during key manipulation.");
3033                         return -EINVAL;
3034                 }
3035                 if (argc == 3 && !strcasecmp(argv[1], "set")) {
3036                         /* The key size may not be changed. */
3037                         key_size = get_key_size(&argv[2]);
3038                         if (key_size < 0 || cc->key_size != key_size) {
3039                                 memset(argv[2], '0', strlen(argv[2]));
3040                                 return -EINVAL;
3041                         }
3042
3043                         ret = crypt_set_key(cc, argv[2]);
3044                         if (ret)
3045                                 return ret;
3046                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init)
3047                                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
3048                         /* wipe the kernel key payload copy */
3049                         if (cc->key_string)
3050                                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
3051                         return ret;
3052                 }
3053                 if (argc == 2 && !strcasecmp(argv[1], "wipe")) {
3054                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->wipe) {
3055                                 ret = cc->iv_gen_ops->wipe(cc);
3056                                 if (ret)
3057                                         return ret;
3058                         }
3059                         return crypt_wipe_key(cc);
3060                 }
3061         }
3062
3063 error:
3064         DMWARN("unrecognised message received.");
3065         return -EINVAL;
3066 }
3067
3068 static int crypt_iterate_devices(struct dm_target *ti,
3069                                  iterate_devices_callout_fn fn, void *data)
3070 {
3071         struct crypt_config *cc = ti->private;
3072
3073         return fn(ti, cc->dev, cc->start, ti->len, data);
3074 }
3075
3076 static void crypt_io_hints(struct dm_target *ti, struct queue_limits *limits)
3077 {
3078         struct crypt_config *cc = ti->private;
3079
3080         /*
3081          * Unfortunate constraint that is required to avoid the potential
3082          * for exceeding underlying device's max_segments limits -- due to
3083          * crypt_alloc_buffer() possibly allocating pages for the encryption
3084          * bio that are not as physically contiguous as the original bio.
3085          */
3086         limits->max_segment_size = PAGE_SIZE;
3087
3088         limits->logical_block_size =
3089                 max_t(unsigned short, limits->logical_block_size, cc->sector_size);
3090         limits->physical_block_size =
3091                 max_t(unsigned, limits->physical_block_size, cc->sector_size);
3092         limits->io_min = max_t(unsigned, limits->io_min, cc->sector_size);
3093 }
3094
3095 static struct target_type crypt_target = {
3096         .name   = "crypt",
3097         .version = {1, 18, 1},
3098         .module = THIS_MODULE,
3099         .ctr    = crypt_ctr,
3100         .dtr    = crypt_dtr,
3101         .map    = crypt_map,
3102         .status = crypt_status,
3103         .postsuspend = crypt_postsuspend,
3104         .preresume = crypt_preresume,
3105         .resume = crypt_resume,
3106         .message = crypt_message,
3107         .iterate_devices = crypt_iterate_devices,
3108         .io_hints = crypt_io_hints,
3109 };
3110
3111 static int __init dm_crypt_init(void)
3112 {
3113         int r;
3114
3115         r = dm_register_target(&crypt_target);
3116         if (r < 0)
3117                 DMERR("register failed %d", r);
3118
3119         return r;
3120 }
3121
3122 static void __exit dm_crypt_exit(void)
3123 {
3124         dm_unregister_target(&crypt_target);
3125 }
3126
3127 module_init(dm_crypt_init);
3128 module_exit(dm_crypt_exit);
3129
3130 MODULE_AUTHOR("Jana Saout <jana@saout.de>");
3131 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " target for transparent encryption / decryption");
3132 MODULE_LICENSE("GPL");