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