drivers/md/dm-crypt.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2003 Jana Saout <jana@saout.de>
   3  * Copyright (C) 2004 Clemens Fruhwirth <clemens@endorphin.org>
   4  * Copyright (C) 2006-2020 Red Hat, Inc. All rights reserved.
   5  * Copyright (C) 2013-2020 Milan Broz <gmazyland@gmail.com>
   6  *
   7  * This file is released under the GPL.
   8  */
   9
  10 #include <linux/completion.h>
  11 #include <linux/err.h>
  12 #include <linux/module.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/key.h>
  16 #include <linux/bio.h>
  17 #include <linux/blkdev.h>
  18 #include <linux/mempool.h>
  19 #include <linux/slab.h>
  20 #include <linux/crypto.h>
  21 #include <linux/workqueue.h>
  22 #include <linux/kthread.h>
  23 #include <linux/backing-dev.h>
  24 #include <linux/atomic.h>
  25 #include <linux/scatterlist.h>
  26 #include <linux/rbtree.h>
  27 #include <linux/ctype.h>
  28 #include <asm/page.h>
  29 #include <asm/unaligned.h>
  30 #include <crypto/hash.h>
  31 #include <crypto/md5.h>
  32 #include <crypto/algapi.h>
  33 #include <crypto/skcipher.h>
  34 #include <crypto/aead.h>
  35 #include <crypto/authenc.h>
  36 #include <linux/rtnetlink.h> /* for struct rtattr and RTA macros only */
  37 #include <linux/key-type.h>
  38 #include <keys/user-type.h>
  39 #include <keys/encrypted-type.h>
  40
  41 #include <linux/device-mapper.h>
  42
  43 #define DM_MSG_PREFIX "crypt"
  44
  45 /*
  46  * context holding the current state of a multi-part conversion
  47  */
  48 struct convert_context {
  49         struct completion restart;
  50         struct bio *bio_in;
  51         struct bio *bio_out;
  52         struct bvec_iter iter_in;
  53         struct bvec_iter iter_out;
  54         u64 cc_sector;
  55         atomic_t cc_pending;
  56         union {
  57                 struct skcipher_request *req;
  58                 struct aead_request *req_aead;
  59         } r;
  60
  61 };
  62
  63 /*
  64  * per bio private data
  65  */
  66 struct dm_crypt_io {
  67         struct crypt_config *cc;
  68         struct bio *base_bio;
  69         u8 *integrity_metadata;
  70         bool integrity_metadata_from_pool;
  71         struct work_struct work;
  72         struct tasklet_struct tasklet;
  73
  74         struct convert_context ctx;
  75
  76         atomic_t io_pending;
  77         blk_status_t error;
  78         sector_t sector;
  79
  80         struct rb_node rb_node;
  81 } CRYPTO_MINALIGN_ATTR;
  82
  83 struct dm_crypt_request {
  84         struct convert_context *ctx;
  85         struct scatterlist sg_in[4];
  86         struct scatterlist sg_out[4];
  87         u64 iv_sector;
  88 };
  89
  90 struct crypt_config;
  91
  92 struct crypt_iv_operations {
  93         int (*ctr)(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
  94                    const char *opts);
  95         void (*dtr)(struct crypt_config *cc);
  96         int (*init)(struct crypt_config *cc);
  97         int (*wipe)(struct crypt_config *cc);
  98         int (*generator)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
  99                          struct dm_crypt_request *dmreq);
 100         int (*post)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 101                     struct dm_crypt_request *dmreq);
 102 };
 103
 104 struct iv_benbi_private {
 105         int shift;
 106 };
 107
 108 #define LMK_SEED_SIZE 64 /* hash + 0 */
 109 struct iv_lmk_private {
 110         struct crypto_shash *hash_tfm;
 111         u8 *seed;
 112 };
 113
 114 #define TCW_WHITENING_SIZE 16
 115 struct iv_tcw_private {
 116         struct crypto_shash *crc32_tfm;
 117         u8 *iv_seed;
 118         u8 *whitening;
 119 };
 120
 121 #define ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE 32
 122 struct iv_elephant_private {
 123         struct crypto_skcipher *tfm;
 124 };
 125
 126 /*
 127  * Crypt: maps a linear range of a block device
 128  * and encrypts / decrypts at the same time.
 129  */
 130 enum flags { DM_CRYPT_SUSPENDED, DM_CRYPT_KEY_VALID,
 131              DM_CRYPT_SAME_CPU, DM_CRYPT_NO_OFFLOAD,
 132              DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE,
 133              DM_CRYPT_WRITE_INLINE };
 134
 135 enum cipher_flags {
 136         CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD,      /* Use authenticated mode for cihper */
 137         CRYPT_IV_LARGE_SECTORS,         /* Calculate IV from sector_size, not 512B sectors */
 138         CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS,       /* Must preprocess data for encryption (elephant) */
 139 };
 140
 141 /*
 142  * The fields in here must be read only after initialization.
 143  */
 144 struct crypt_config {
 145         struct dm_dev *dev;
 146         sector_t start;
 147
 148         struct percpu_counter n_allocated_pages;
 149
 150         struct workqueue_struct *io_queue;
 151         struct workqueue_struct *crypt_queue;
 152
 153         spinlock_t write_thread_lock;
 154         struct task_struct *write_thread;
 155         struct rb_root write_tree;
 156
 157         char *cipher_string;
 158         char *cipher_auth;
 159         char *key_string;
 160
 161         const struct crypt_iv_operations *iv_gen_ops;
 162         union {
 163                 struct iv_benbi_private benbi;
 164                 struct iv_lmk_private lmk;
 165                 struct iv_tcw_private tcw;
 166                 struct iv_elephant_private elephant;
 167         } iv_gen_private;
 168         u64 iv_offset;
 169         unsigned int iv_size;
 170         unsigned short int sector_size;
 171         unsigned char sector_shift;
 172
 173         union {
 174                 struct crypto_skcipher **tfms;
 175                 struct crypto_aead **tfms_aead;
 176         } cipher_tfm;
 177         unsigned tfms_count;
 178         unsigned long cipher_flags;
 179
 180         /*
 181          * Layout of each crypto request:
 182          *
 183          *   struct skcipher_request
 184          *      context
 185          *      padding
 186          *   struct dm_crypt_request
 187          *      padding
 188          *   IV
 189          *
 190          * The padding is added so that dm_crypt_request and the IV are
 191          * correctly aligned.
 192          */
 193         unsigned int dmreq_start;
 194
 195         unsigned int per_bio_data_size;
 196
 197         unsigned long flags;
 198         unsigned int key_size;
 199         unsigned int key_parts;      /* independent parts in key buffer */
 200         unsigned int key_extra_size; /* additional keys length */
 201         unsigned int key_mac_size;   /* MAC key size for authenc(...) */
 202
 203         unsigned int integrity_tag_size;
 204         unsigned int integrity_iv_size;
 205         unsigned int on_disk_tag_size;
 206
 207         /*
 208          * pool for per bio private data, crypto requests,
 209          * encryption requeusts/buffer pages and integrity tags
 210          */
 211         unsigned tag_pool_max_sectors;
 212         mempool_t tag_pool;
 213         mempool_t req_pool;
 214         mempool_t page_pool;
 215
 216         struct bio_set bs;
 217         struct mutex bio_alloc_lock;
 218
 219         u8 *authenc_key; /* space for keys in authenc() format (if used) */
 220         u8 key[];
 221 };
 222
 223 #define MIN_IOS         64
 224 #define MAX_TAG_SIZE    480
 225 #define POOL_ENTRY_SIZE 512
 226
 227 static DEFINE_SPINLOCK(dm_crypt_clients_lock);
 228 static unsigned dm_crypt_clients_n = 0;
 229 static volatile unsigned long dm_crypt_pages_per_client;
 230 #define DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT                 2
 231 #define DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT           (BIO_MAX_PAGES * 16)
 232
 233 static void clone_init(struct dm_crypt_io *, struct bio *);
 234 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io);
 235 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
 236                                              struct scatterlist *sg);
 237
 238 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc);
 239
 240 /*
 241  * Use this to access cipher attributes that are independent of the key.
 242  */
 243 static struct crypto_skcipher *any_tfm(struct crypt_config *cc)
 244 {
 245         return cc->cipher_tfm.tfms[0];
 246 }
 247
 248 static struct crypto_aead *any_tfm_aead(struct crypt_config *cc)
 249 {
 250         return cc->cipher_tfm.tfms_aead[0];
 251 }
 252
 253 /*
 254  * Different IV generation algorithms:
 255  *
 256  * plain: the initial vector is the 32-bit little-endian version of the sector
 257  *        number, padded with zeros if necessary.
 258  *
 259  * plain64: the initial vector is the 64-bit little-endian version of the sector
 260  *        number, padded with zeros if necessary.
 261  *
 262  * plain64be: the initial vector is the 64-bit big-endian version of the sector
 263  *        number, padded with zeros if necessary.
 264  *
 265  * essiv: "encrypted sector|salt initial vector", the sector number is
 266  *        encrypted with the bulk cipher using a salt as key. The salt
 267  *        should be derived from the bulk cipher's key via hashing.
 268  *
 269  * benbi: the 64-bit "big-endian 'narrow block'-count", starting at 1
 270  *        (needed for LRW-32-AES and possible other narrow block modes)
 271  *
 272  * null: the initial vector is always zero.  Provides compatibility with
 273  *       obsolete loop_fish2 devices.  Do not use for new devices.
 274  *
 275  * lmk:  Compatible implementation of the block chaining mode used
 276  *       by the Loop-AES block device encryption system
 277  *       designed by Jari Ruusu. See http://loop-aes.sourceforge.net/
 278  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
 279  *       with an IV derived from the sector number, the data and
 280  *       optionally extra IV seed.
 281  *       This means that after decryption the first block
 282  *       of sector must be tweaked according to decrypted data.
 283  *       Loop-AES can use three encryption schemes:
 284  *         version 1: is plain aes-cbc mode
 285  *         version 2: uses 64 multikey scheme with lmk IV generator
 286  *         version 3: the same as version 2 with additional IV seed
 287  *                   (it uses 65 keys, last key is used as IV seed)
 288  *
 289  * tcw:  Compatible implementation of the block chaining mode used
 290  *       by the TrueCrypt device encryption system (prior to version 4.1).
 291  *       For more info see: https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/wikis/TrueCryptOnDiskFormat
 292  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
 293  *       with an IV derived from initial key and the sector number.
 294  *       In addition, whitening value is applied on every sector, whitening
 295  *       is calculated from initial key, sector number and mixed using CRC32.
 296  *       Note that this encryption scheme is vulnerable to watermarking attacks
 297  *       and should be used for old compatible containers access only.
 298  *
 299  * eboiv: Encrypted byte-offset IV (used in Bitlocker in CBC mode)
 300  *        The IV is encrypted little-endian byte-offset (with the same key
 301  *        and cipher as the volume).
 302  *
 303  * elephant: The extended version of eboiv with additional Elephant diffuser
 304  *           used with Bitlocker CBC mode.
 305  *           This mode was used in older Windows systems
 306  *           https://download.microsoft.com/download/0/2/3/0238acaf-d3bf-4a6d-b3d6-0a0be4bbb36e/bitlockercipher200608.pdf
 307  */
 308
 309 static int crypt_iv_plain_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 310                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 311 {
 312         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 313         *(__le32 *)iv = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xffffffff);
 314
 315         return 0;
 316 }
 317
 318 static int crypt_iv_plain64_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 319                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 320 {
 321         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 322         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 323
 324         return 0;
 325 }
 326
 327 static int crypt_iv_plain64be_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 328                                   struct dm_crypt_request *dmreq)
 329 {
 330         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 331         /* iv_size is at least of size u64; usually it is 16 bytes */
 332         *(__be64 *)&iv[cc->iv_size - sizeof(u64)] = cpu_to_be64(dmreq->iv_sector);
 333
 334         return 0;
 335 }
 336
 337 static int crypt_iv_essiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 338                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 339 {
 340         /*
 341          * ESSIV encryption of the IV is now handled by the crypto API,
 342          * so just pass the plain sector number here.
 343          */
 344         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 345         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 346
 347         return 0;
 348 }
 349
 350 static int crypt_iv_benbi_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 351                               const char *opts)
 352 {
 353         unsigned bs;
 354         int log;
 355
 356         if (crypt_integrity_aead(cc))
 357                 bs = crypto_aead_blocksize(any_tfm_aead(cc));
 358         else
 359                 bs = crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc));
 360         log = ilog2(bs);
 361
 362         /* we need to calculate how far we must shift the sector count
 363          * to get the cipher block count, we use this shift in _gen */
 364
 365         if (1 << log != bs) {
 366                 ti->error = "cypher blocksize is not a power of 2";
 367                 return -EINVAL;
 368         }
 369
 370         if (log > 9) {
 371                 ti->error = "cypher blocksize is > 512";
 372                 return -EINVAL;
 373         }
 374
 375         cc->iv_gen_private.benbi.shift = 9 - log;
 376
 377         return 0;
 378 }
 379
 380 static void crypt_iv_benbi_dtr(struct crypt_config *cc)
 381 {
 382 }
 383
 384 static int crypt_iv_benbi_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 385                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 386 {
 387         __be64 val;
 388
 389         memset(iv, 0, cc->iv_size - sizeof(u64)); /* rest is cleared below */
 390
 391         val = cpu_to_be64(((u64)dmreq->iv_sector << cc->iv_gen_private.benbi.shift) + 1);
 392         put_unaligned(val, (__be64 *)(iv + cc->iv_size - sizeof(u64)));
 393
 394         return 0;
 395 }
 396
 397 static int crypt_iv_null_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 398                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 399 {
 400         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 401
 402         return 0;
 403 }
 404
 405 static void crypt_iv_lmk_dtr(struct crypt_config *cc)
 406 {
 407         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 408
 409         if (lmk->hash_tfm && !IS_ERR(lmk->hash_tfm))
 410                 crypto_free_shash(lmk->hash_tfm);
 411         lmk->hash_tfm = NULL;
 412
 413         kfree_sensitive(lmk->seed);
 414         lmk->seed = NULL;
 415 }
 416
 417 static int crypt_iv_lmk_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 418                             const char *opts)
 419 {
 420         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 421
 422         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
 423                 ti->error = "Unsupported sector size for LMK";
 424                 return -EINVAL;
 425         }
 426
 427         lmk->hash_tfm = crypto_alloc_shash("md5", 0, 0);
 428         if (IS_ERR(lmk->hash_tfm)) {
 429                 ti->error = "Error initializing LMK hash";
 430                 return PTR_ERR(lmk->hash_tfm);
 431         }
 432
 433         /* No seed in LMK version 2 */
 434         if (cc->key_parts == cc->tfms_count) {
 435                 lmk->seed = NULL;
 436                 return 0;
 437         }
 438
 439         lmk->seed = kzalloc(LMK_SEED_SIZE, GFP_KERNEL);
 440         if (!lmk->seed) {
 441                 crypt_iv_lmk_dtr(cc);
 442                 ti->error = "Error kmallocing seed storage in LMK";
 443                 return -ENOMEM;
 444         }
 445
 446         return 0;
 447 }
 448
 449 static int crypt_iv_lmk_init(struct crypt_config *cc)
 450 {
 451         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 452         int subkey_size = cc->key_size / cc->key_parts;
 453
 454         /* LMK seed is on the position of LMK_KEYS + 1 key */
 455         if (lmk->seed)
 456                 memcpy(lmk->seed, cc->key + (cc->tfms_count * subkey_size),
 457                        crypto_shash_digestsize(lmk->hash_tfm));
 458
 459         return 0;
 460 }
 461
 462 static int crypt_iv_lmk_wipe(struct crypt_config *cc)
 463 {
 464         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 465
 466         if (lmk->seed)
 467                 memset(lmk->seed, 0, LMK_SEED_SIZE);
 468
 469         return 0;
 470 }
 471
 472 static int crypt_iv_lmk_one(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 473                             struct dm_crypt_request *dmreq,
 474                             u8 *data)
 475 {
 476         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 477         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, lmk->hash_tfm);
 478         struct md5_state md5state;
 479         __le32 buf[4];
 480         int i, r;
 481
 482         desc->tfm = lmk->hash_tfm;
 483
 484         r = crypto_shash_init(desc);
 485         if (r)
 486                 return r;
 487
 488         if (lmk->seed) {
 489                 r = crypto_shash_update(desc, lmk->seed, LMK_SEED_SIZE);
 490                 if (r)
 491                         return r;
 492         }
 493
 494         /* Sector is always 512B, block size 16, add data of blocks 1-31 */
 495         r = crypto_shash_update(desc, data + 16, 16 * 31);
 496         if (r)
 497                 return r;
 498
 499         /* Sector is cropped to 56 bits here */
 500         buf[0] = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xFFFFFFFF);
 501         buf[1] = cpu_to_le32((((u64)dmreq->iv_sector >> 32) & 0x00FFFFFF) | 0x80000000);
 502         buf[2] = cpu_to_le32(4024);
 503         buf[3] = 0;
 504         r = crypto_shash_update(desc, (u8 *)buf, sizeof(buf));
 505         if (r)
 506                 return r;
 507
 508         /* No MD5 padding here */
 509         r = crypto_shash_export(desc, &md5state);
 510         if (r)
 511                 return r;
 512
 513         for (i = 0; i < MD5_HASH_WORDS; i++)
 514                 __cpu_to_le32s(&md5state.hash[i]);
 515         memcpy(iv, &md5state.hash, cc->iv_size);
 516
 517         return 0;
 518 }
 519
 520 static int crypt_iv_lmk_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 521                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 522 {
 523         struct scatterlist *sg;
 524         u8 *src;
 525         int r = 0;
 526
 527         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 528                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 529                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 530                 r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, src + sg->offset);
 531                 kunmap_atomic(src);
 532         } else
 533                 memset(iv, 0, cc->iv_size);
 534
 535         return r;
 536 }
 537
 538 static int crypt_iv_lmk_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 539                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 540 {
 541         struct scatterlist *sg;
 542         u8 *dst;
 543         int r;
 544
 545         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE)
 546                 return 0;
 547
 548         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 549         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 550         r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, dst + sg->offset);
 551
 552         /* Tweak the first block of plaintext sector */
 553         if (!r)
 554                 crypto_xor(dst + sg->offset, iv, cc->iv_size);
 555
 556         kunmap_atomic(dst);
 557         return r;
 558 }
 559
 560 static void crypt_iv_tcw_dtr(struct crypt_config *cc)
 561 {
 562         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 563
 564         kfree_sensitive(tcw->iv_seed);
 565         tcw->iv_seed = NULL;
 566         kfree_sensitive(tcw->whitening);
 567         tcw->whitening = NULL;
 568
 569         if (tcw->crc32_tfm && !IS_ERR(tcw->crc32_tfm))
 570                 crypto_free_shash(tcw->crc32_tfm);
 571         tcw->crc32_tfm = NULL;
 572 }
 573
 574 static int crypt_iv_tcw_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 575                             const char *opts)
 576 {
 577         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 578
 579         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
 580                 ti->error = "Unsupported sector size for TCW";
 581                 return -EINVAL;
 582         }
 583
 584         if (cc->key_size <= (cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE)) {
 585                 ti->error = "Wrong key size for TCW";
 586                 return -EINVAL;
 587         }
 588
 589         tcw->crc32_tfm = crypto_alloc_shash("crc32", 0, 0);
 590         if (IS_ERR(tcw->crc32_tfm)) {
 591                 ti->error = "Error initializing CRC32 in TCW";
 592                 return PTR_ERR(tcw->crc32_tfm);
 593         }
 594
 595         tcw->iv_seed = kzalloc(cc->iv_size, GFP_KERNEL);
 596         tcw->whitening = kzalloc(TCW_WHITENING_SIZE, GFP_KERNEL);
 597         if (!tcw->iv_seed || !tcw->whitening) {
 598                 crypt_iv_tcw_dtr(cc);
 599                 ti->error = "Error allocating seed storage in TCW";
 600                 return -ENOMEM;
 601         }
 602
 603         return 0;
 604 }
 605
 606 static int crypt_iv_tcw_init(struct crypt_config *cc)
 607 {
 608         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 609         int key_offset = cc->key_size - cc->iv_size - TCW_WHITENING_SIZE;
 610
 611         memcpy(tcw->iv_seed, &cc->key[key_offset], cc->iv_size);
 612         memcpy(tcw->whitening, &cc->key[key_offset + cc->iv_size],
 613                TCW_WHITENING_SIZE);
 614
 615         return 0;
 616 }
 617
 618 static int crypt_iv_tcw_wipe(struct crypt_config *cc)
 619 {
 620         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 621
 622         memset(tcw->iv_seed, 0, cc->iv_size);
 623         memset(tcw->whitening, 0, TCW_WHITENING_SIZE);
 624
 625         return 0;
 626 }
 627
 628 static int crypt_iv_tcw_whitening(struct crypt_config *cc,
 629                                   struct dm_crypt_request *dmreq,
 630                                   u8 *data)
 631 {
 632         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 633         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 634         u8 buf[TCW_WHITENING_SIZE];
 635         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, tcw->crc32_tfm);
 636         int i, r;
 637
 638         /* xor whitening with sector number */
 639         crypto_xor_cpy(buf, tcw->whitening, (u8 *)&sector, 8);
 640         crypto_xor_cpy(&buf[8], tcw->whitening + 8, (u8 *)&sector, 8);
 641
 642         /* calculate crc32 for every 32bit part and xor it */
 643         desc->tfm = tcw->crc32_tfm;
 644         for (i = 0; i < 4; i++) {
 645                 r = crypto_shash_init(desc);
 646                 if (r)
 647                         goto out;
 648                 r = crypto_shash_update(desc, &buf[i * 4], 4);
 649                 if (r)
 650                         goto out;
 651                 r = crypto_shash_final(desc, &buf[i * 4]);
 652                 if (r)
 653                         goto out;
 654         }
 655         crypto_xor(&buf[0], &buf[12], 4);
 656         crypto_xor(&buf[4], &buf[8], 4);
 657
 658         /* apply whitening (8 bytes) to whole sector */
 659         for (i = 0; i < ((1 << SECTOR_SHIFT) / 8); i++)
 660                 crypto_xor(data + i * 8, buf, 8);
 661 out:
 662         memzero_explicit(buf, sizeof(buf));
 663         return r;
 664 }
 665
 666 static int crypt_iv_tcw_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 667                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 668 {
 669         struct scatterlist *sg;
 670         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 671         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 672         u8 *src;
 673         int r = 0;
 674
 675         /* Remove whitening from ciphertext */
 676         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
 677                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 678                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 679                 r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, src + sg->offset);
 680                 kunmap_atomic(src);
 681         }
 682
 683         /* Calculate IV */
 684         crypto_xor_cpy(iv, tcw->iv_seed, (u8 *)&sector, 8);
 685         if (cc->iv_size > 8)
 686                 crypto_xor_cpy(&iv[8], tcw->iv_seed + 8, (u8 *)&sector,
 687                                cc->iv_size - 8);
 688
 689         return r;
 690 }
 691
 692 static int crypt_iv_tcw_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 693                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 694 {
 695         struct scatterlist *sg;
 696         u8 *dst;
 697         int r;
 698
 699         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
 700                 return 0;
 701
 702         /* Apply whitening on ciphertext */
 703         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 704         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 705         r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, dst + sg->offset);
 706         kunmap_atomic(dst);
 707
 708         return r;
 709 }
 710
 711 static int crypt_iv_random_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 712                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 713 {
 714         /* Used only for writes, there must be an additional space to store IV */
 715         get_random_bytes(iv, cc->iv_size);
 716         return 0;
 717 }
 718
 719 static int crypt_iv_eboiv_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 720                             const char *opts)
 721 {
 722         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
 723                 ti->error = "AEAD transforms not supported for EBOIV";
 724                 return -EINVAL;
 725         }
 726
 727         if (crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc)) != cc->iv_size) {
 728                 ti->error = "Block size of EBOIV cipher does "
 729                             "not match IV size of block cipher";
 730                 return -EINVAL;
 731         }
 732
 733         return 0;
 734 }
 735
 736 static int crypt_iv_eboiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 737                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 738 {
 739         u8 buf[MAX_CIPHER_BLOCKSIZE] __aligned(__alignof__(__le64));
 740         struct skcipher_request *req;
 741         struct scatterlist src, dst;
 742         DECLARE_CRYPTO_WAIT(wait);
 743         int err;
 744
 745         req = skcipher_request_alloc(any_tfm(cc), GFP_NOIO);
 746         if (!req)
 747                 return -ENOMEM;
 748
 749         memset(buf, 0, cc->iv_size);
 750         *(__le64 *)buf = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector * cc->sector_size);
 751
 752         sg_init_one(&src, page_address(ZERO_PAGE(0)), cc->iv_size);
 753         sg_init_one(&dst, iv, cc->iv_size);
 754         skcipher_request_set_crypt(req, &src, &dst, cc->iv_size, buf);
 755         skcipher_request_set_callback(req, 0, crypto_req_done, &wait);
 756         err = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 757         skcipher_request_free(req);
 758
 759         return err;
 760 }
 761
 762 static void crypt_iv_elephant_dtr(struct crypt_config *cc)
 763 {
 764         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
 765
 766         crypto_free_skcipher(elephant->tfm);
 767         elephant->tfm = NULL;
 768 }
 769
 770 static int crypt_iv_elephant_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 771                             const char *opts)
 772 {
 773         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
 774         int r;
 775
 776         elephant->tfm = crypto_alloc_skcipher("ecb(aes)", 0, 0);
 777         if (IS_ERR(elephant->tfm)) {
 778                 r = PTR_ERR(elephant->tfm);
 779                 elephant->tfm = NULL;
 780                 return r;
 781         }
 782
 783         r = crypt_iv_eboiv_ctr(cc, ti, NULL);
 784         if (r)
 785                 crypt_iv_elephant_dtr(cc);
 786         return r;
 787 }
 788
 789 static void diffuser_disk_to_cpu(u32 *d, size_t n)
 790 {
 791 #ifndef __LITTLE_ENDIAN
 792         int i;
 793
 794         for (i = 0; i < n; i++)
 795                 d[i] = le32_to_cpu((__le32)d[i]);
 796 #endif
 797 }
 798
 799 static void diffuser_cpu_to_disk(__le32 *d, size_t n)
 800 {
 801 #ifndef __LITTLE_ENDIAN
 802         int i;
 803
 804         for (i = 0; i < n; i++)
 805                 d[i] = cpu_to_le32((u32)d[i]);
 806 #endif
 807 }
 808
 809 static void diffuser_a_decrypt(u32 *d, size_t n)
 810 {
 811         int i, i1, i2, i3;
 812
 813         for (i = 0; i < 5; i++) {
 814                 i1 = 0;
 815                 i2 = n - 2;
 816                 i3 = n - 5;
 817
 818                 while (i1 < (n - 1)) {
 819                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 9 | d[i3] >> 23);
 820                         i1++; i2++; i3++;
 821
 822                         if (i3 >= n)
 823                                 i3 -= n;
 824
 825                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 826                         i1++; i2++; i3++;
 827
 828                         if (i2 >= n)
 829                                 i2 -= n;
 830
 831                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 13 | d[i3] >> 19);
 832                         i1++; i2++; i3++;
 833
 834                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 835                         i1++; i2++; i3++;
 836                 }
 837         }
 838 }
 839
 840 static void diffuser_a_encrypt(u32 *d, size_t n)
 841 {
 842         int i, i1, i2, i3;
 843
 844         for (i = 0; i < 5; i++) {
 845                 i1 = n - 1;
 846                 i2 = n - 2 - 1;
 847                 i3 = n - 5 - 1;
 848
 849                 while (i1 > 0) {
 850                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 851                         i1--; i2--; i3--;
 852
 853                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 13 | d[i3] >> 19);
 854                         i1--; i2--; i3--;
 855
 856                         if (i2 < 0)
 857                                 i2 += n;
 858
 859                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 860                         i1--; i2--; i3--;
 861
 862                         if (i3 < 0)
 863                                 i3 += n;
 864
 865                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 9 | d[i3] >> 23);
 866                         i1--; i2--; i3--;
 867                 }
 868         }
 869 }
 870
 871 static void diffuser_b_decrypt(u32 *d, size_t n)
 872 {
 873         int i, i1, i2, i3;
 874
 875         for (i = 0; i < 3; i++) {
 876                 i1 = 0;
 877                 i2 = 2;
 878                 i3 = 5;
 879
 880                 while (i1 < (n - 1)) {
 881                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 882                         i1++; i2++; i3++;
 883
 884                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 10 | d[i3] >> 22);
 885                         i1++; i2++; i3++;
 886
 887                         if (i2 >= n)
 888                                 i2 -= n;
 889
 890                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 891                         i1++; i2++; i3++;
 892
 893                         if (i3 >= n)
 894                                 i3 -= n;
 895
 896                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 25 | d[i3] >> 7);
 897                         i1++; i2++; i3++;
 898                 }
 899         }
 900 }
 901
 902 static void diffuser_b_encrypt(u32 *d, size_t n)
 903 {
 904         int i, i1, i2, i3;
 905
 906         for (i = 0; i < 3; i++) {
 907                 i1 = n - 1;
 908                 i2 = 2 - 1;
 909                 i3 = 5 - 1;
 910
 911                 while (i1 > 0) {
 912                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 25 | d[i3] >> 7);
 913                         i1--; i2--; i3--;
 914
 915                         if (i3 < 0)
 916                                 i3 += n;
 917
 918                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 919                         i1--; i2--; i3--;
 920
 921                         if (i2 < 0)
 922                                 i2 += n;
 923
 924                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 10 | d[i3] >> 22);
 925                         i1--; i2--; i3--;
 926
 927                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 928                         i1--; i2--; i3--;
 929                 }
 930         }
 931 }
 932
 933 static int crypt_iv_elephant(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
 934 {
 935         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
 936         u8 *es, *ks, *data, *data2, *data_offset;
 937         struct skcipher_request *req;
 938         struct scatterlist *sg, *sg2, src, dst;
 939         DECLARE_CRYPTO_WAIT(wait);
 940         int i, r;
 941
 942         req = skcipher_request_alloc(elephant->tfm, GFP_NOIO);
 943         es = kzalloc(16, GFP_NOIO); /* Key for AES */
 944         ks = kzalloc(32, GFP_NOIO); /* Elephant sector key */
 945
 946         if (!req || !es || !ks) {
 947                 r = -ENOMEM;
 948                 goto out;
 949         }
 950
 951         *(__le64 *)es = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector * cc->sector_size);
 952
 953         /* E(Ks, e(s)) */
 954         sg_init_one(&src, es, 16);
 955         sg_init_one(&dst, ks, 16);
 956         skcipher_request_set_crypt(req, &src, &dst, 16, NULL);
 957         skcipher_request_set_callback(req, 0, crypto_req_done, &wait);
 958         r = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 959         if (r)
 960                 goto out;
 961
 962         /* E(Ks, e'(s)) */
 963         es[15] = 0x80;
 964         sg_init_one(&dst, &ks[16], 16);
 965         r = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 966         if (r)
 967                 goto out;
 968
 969         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 970         data = kmap_atomic(sg_page(sg));
 971         data_offset = data + sg->offset;
 972
 973         /* Cannot modify original bio, copy to sg_out and apply Elephant to it */
 974         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 975                 sg2 = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 976                 data2 = kmap_atomic(sg_page(sg2));
 977                 memcpy(data_offset, data2 + sg2->offset, cc->sector_size);
 978                 kunmap_atomic(data2);
 979         }
 980
 981         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
 982                 diffuser_disk_to_cpu((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 983                 diffuser_b_decrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 984                 diffuser_a_decrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 985                 diffuser_cpu_to_disk((__le32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 986         }
 987
 988         for (i = 0; i < (cc->sector_size / 32); i++)
 989                 crypto_xor(data_offset + i * 32, ks, 32);
 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_a_encrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 994                 diffuser_b_encrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 995                 diffuser_cpu_to_disk((__le32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 996         }
 997
 998         kunmap_atomic(data);
 999 out:
1000         kfree_sensitive(ks);
1001         kfree_sensitive(es);
1002         skcipher_request_free(req);
1003         return r;
1004 }
1005
1006 static int crypt_iv_elephant_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
1007                             struct dm_crypt_request *dmreq)
1008 {
1009         int r;
1010
1011         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
1012                 r = crypt_iv_elephant(cc, dmreq);
1013                 if (r)
1014                         return r;
1015         }
1016
1017         return crypt_iv_eboiv_gen(cc, iv, dmreq);
1018 }
1019
1020 static int crypt_iv_elephant_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
1021                                   struct dm_crypt_request *dmreq)
1022 {
1023         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
1024                 return crypt_iv_elephant(cc, dmreq);
1025
1026         return 0;
1027 }
1028
1029 static int crypt_iv_elephant_init(struct crypt_config *cc)
1030 {
1031         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
1032         int key_offset = cc->key_size - cc->key_extra_size;
1033
1034         return crypto_skcipher_setkey(elephant->tfm, &cc->key[key_offset], cc->key_extra_size);
1035 }
1036
1037 static int crypt_iv_elephant_wipe(struct crypt_config *cc)
1038 {
1039         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
1040         u8 key[ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE];
1041
1042         memset(key, 0, cc->key_extra_size);
1043         return crypto_skcipher_setkey(elephant->tfm, key, cc->key_extra_size);
1044 }
1045
1046 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain_ops = {
1047         .generator = crypt_iv_plain_gen
1048 };
1049
1050 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64_ops = {
1051         .generator = crypt_iv_plain64_gen
1052 };
1053
1054 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64be_ops = {
1055         .generator = crypt_iv_plain64be_gen
1056 };
1057
1058 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_essiv_ops = {
1059         .generator = crypt_iv_essiv_gen
1060 };
1061
1062 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_benbi_ops = {
1063         .ctr       = crypt_iv_benbi_ctr,
1064         .dtr       = crypt_iv_benbi_dtr,
1065         .generator = crypt_iv_benbi_gen
1066 };
1067
1068 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_null_ops = {
1069         .generator = crypt_iv_null_gen
1070 };
1071
1072 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_lmk_ops = {
1073         .ctr       = crypt_iv_lmk_ctr,
1074         .dtr       = crypt_iv_lmk_dtr,
1075         .init      = crypt_iv_lmk_init,
1076         .wipe      = crypt_iv_lmk_wipe,
1077         .generator = crypt_iv_lmk_gen,
1078         .post      = crypt_iv_lmk_post
1079 };
1080
1081 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_tcw_ops = {
1082         .ctr       = crypt_iv_tcw_ctr,
1083         .dtr       = crypt_iv_tcw_dtr,
1084         .init      = crypt_iv_tcw_init,
1085         .wipe      = crypt_iv_tcw_wipe,
1086         .generator = crypt_iv_tcw_gen,
1087         .post      = crypt_iv_tcw_post
1088 };
1089
1090 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_random_ops = {
1091         .generator = crypt_iv_random_gen
1092 };
1093
1094 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_eboiv_ops = {
1095         .ctr       = crypt_iv_eboiv_ctr,
1096         .generator = crypt_iv_eboiv_gen
1097 };
1098
1099 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_elephant_ops = {
1100         .ctr       = crypt_iv_elephant_ctr,
1101         .dtr       = crypt_iv_elephant_dtr,
1102         .init      = crypt_iv_elephant_init,
1103         .wipe      = crypt_iv_elephant_wipe,
1104         .generator = crypt_iv_elephant_gen,
1105         .post      = crypt_iv_elephant_post
1106 };
1107
1108 /*
1109  * Integrity extensions
1110  */
1111 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc)
1112 {
1113         return test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
1114 }
1115
1116 static bool crypt_integrity_hmac(struct crypt_config *cc)
1117 {
1118         return crypt_integrity_aead(cc) && cc->key_mac_size;
1119 }
1120
1121 /* Get sg containing data */
1122 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
1123                                              struct scatterlist *sg)
1124 {
1125         if (unlikely(crypt_integrity_aead(cc)))
1126                 return &sg[2];
1127
1128         return sg;
1129 }
1130
1131 static int dm_crypt_integrity_io_alloc(struct dm_crypt_io *io, struct bio *bio)
1132 {
1133         struct bio_integrity_payload *bip;
1134         unsigned int tag_len;
1135         int ret;
1136
1137         if (!bio_sectors(bio) || !io->cc->on_disk_tag_size)
1138                 return 0;
1139
1140         bip = bio_integrity_alloc(bio, GFP_NOIO, 1);
1141         if (IS_ERR(bip))
1142                 return PTR_ERR(bip);
1143
1144         tag_len = io->cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> io->cc->sector_shift);
1145
1146         bip->bip_iter.bi_size = tag_len;
1147         bip->bip_iter.bi_sector = io->cc->start + io->sector;
1148
1149         ret = bio_integrity_add_page(bio, virt_to_page(io->integrity_metadata),
1150                                      tag_len, offset_in_page(io->integrity_metadata));
1151         if (unlikely(ret != tag_len))
1152                 return -ENOMEM;
1153
1154         return 0;
1155 }
1156
1157 static int crypt_integrity_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti)
1158 {
1159 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
1160         struct blk_integrity *bi = blk_get_integrity(cc->dev->bdev->bd_disk);
1161         struct mapped_device *md = dm_table_get_md(ti->table);
1162
1163         /* From now we require underlying device with our integrity profile */
1164         if (!bi || strcasecmp(bi->profile->name, "DM-DIF-EXT-TAG")) {
1165                 ti->error = "Integrity profile not supported.";
1166                 return -EINVAL;
1167         }
1168
1169         if (bi->tag_size != cc->on_disk_tag_size ||
1170             bi->tuple_size != cc->on_disk_tag_size) {
1171                 ti->error = "Integrity profile tag size mismatch.";
1172                 return -EINVAL;
1173         }
1174         if (1 << bi->interval_exp != cc->sector_size) {
1175                 ti->error = "Integrity profile sector size mismatch.";
1176                 return -EINVAL;
1177         }
1178
1179         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
1180                 cc->integrity_tag_size = cc->on_disk_tag_size - cc->integrity_iv_size;
1181                 DMDEBUG("%s: Integrity AEAD, tag size %u, IV size %u.", dm_device_name(md),
1182                        cc->integrity_tag_size, cc->integrity_iv_size);
1183
1184                 if (crypto_aead_setauthsize(any_tfm_aead(cc), cc->integrity_tag_size)) {
1185                         ti->error = "Integrity AEAD auth tag size is not supported.";
1186                         return -EINVAL;
1187                 }
1188         } else if (cc->integrity_iv_size)
1189                 DMDEBUG("%s: Additional per-sector space %u bytes for IV.", dm_device_name(md),
1190                        cc->integrity_iv_size);
1191
1192         if ((cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size) != bi->tag_size) {
1193                 ti->error = "Not enough space for integrity tag in the profile.";
1194                 return -EINVAL;
1195         }
1196
1197         return 0;
1198 #else
1199         ti->error = "Integrity profile not supported.";
1200         return -EINVAL;
1201 #endif
1202 }
1203
1204 static void crypt_convert_init(struct crypt_config *cc,
1205                                struct convert_context *ctx,
1206                                struct bio *bio_out, struct bio *bio_in,
1207                                sector_t sector)
1208 {
1209         ctx->bio_in = bio_in;
1210         ctx->bio_out = bio_out;
1211         if (bio_in)
1212                 ctx->iter_in = bio_in->bi_iter;
1213         if (bio_out)
1214                 ctx->iter_out = bio_out->bi_iter;
1215         ctx->cc_sector = sector + cc->iv_offset;
1216         init_completion(&ctx->restart);
1217 }
1218
1219 static struct dm_crypt_request *dmreq_of_req(struct crypt_config *cc,
1220                                              void *req)
1221 {
1222         return (struct dm_crypt_request *)((char *)req + cc->dmreq_start);
1223 }
1224
1225 static void *req_of_dmreq(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
1226 {
1227         return (void *)((char *)dmreq - cc->dmreq_start);
1228 }
1229
1230 static u8 *iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1231                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1232 {
1233         if (crypt_integrity_aead(cc))
1234                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1235                         crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc)) + 1);
1236         else
1237                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1238                         crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc)) + 1);
1239 }
1240
1241 static u8 *org_iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1242                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1243 {
1244         return iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size;
1245 }
1246
1247 static __le64 *org_sector_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1248                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1249 {
1250         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size + cc->iv_size;
1251         return (__le64 *) ptr;
1252 }
1253
1254 static unsigned int *org_tag_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1255                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1256 {
1257         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size +
1258                   cc->iv_size + sizeof(uint64_t);
1259         return (unsigned int*)ptr;
1260 }
1261
1262 static void *tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1263                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
1264 {
1265         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1266         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1267
1268         return &io->integrity_metadata[*org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) *
1269                 cc->on_disk_tag_size];
1270 }
1271
1272 static void *iv_tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1273                                struct dm_crypt_request *dmreq)
1274 {
1275         return tag_from_dmreq(cc, dmreq) + cc->integrity_tag_size;
1276 }
1277
1278 static int crypt_convert_block_aead(struct crypt_config *cc,
1279                                      struct convert_context *ctx,
1280                                      struct aead_request *req,
1281                                      unsigned int tag_offset)
1282 {
1283         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1284         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1285         struct dm_crypt_request *dmreq;
1286         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv, *tag;
1287         __le64 *sector;
1288         int r = 0;
1289
1290         BUG_ON(cc->integrity_iv_size && cc->integrity_iv_size != cc->iv_size);
1291
1292         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1293         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1294                 return -EIO;
1295
1296         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1297         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1298         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1299                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1300         dmreq->ctx = ctx;
1301
1302         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1303
1304         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1305         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1306
1307         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1308         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1309         tag = tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1310         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1311
1312         /* AEAD request:
1313          *  |----- AAD -------|------ DATA -------|-- AUTH TAG --|
1314          *  | (authenticated) | (auth+encryption) |              |
1315          *  | sector_LE |  IV |  sector in/out    |  tag in/out  |
1316          */
1317         sg_init_table(dmreq->sg_in, 4);
1318         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[0], sector, sizeof(uint64_t));
1319         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[1], org_iv, cc->iv_size);
1320         sg_set_page(&dmreq->sg_in[2], bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1321         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1322
1323         sg_init_table(dmreq->sg_out, 4);
1324         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[0], sector, sizeof(uint64_t));
1325         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[1], org_iv, cc->iv_size);
1326         sg_set_page(&dmreq->sg_out[2], bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1327         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1328
1329         if (cc->iv_gen_ops) {
1330                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1331                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1332                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->iv_size);
1333                 } else {
1334                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1335                         if (r < 0)
1336                                 return r;
1337                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1338                         if (cc->integrity_iv_size)
1339                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->iv_size);
1340                 }
1341                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1342                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1343         }
1344
1345         aead_request_set_ad(req, sizeof(uint64_t) + cc->iv_size);
1346         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE) {
1347                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1348                                        cc->sector_size, iv);
1349                 r = crypto_aead_encrypt(req);
1350                 if (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size != cc->on_disk_tag_size)
1351                         memset(tag + cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size, 0,
1352                                cc->on_disk_tag_size - (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size));
1353         } else {
1354                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1355                                        cc->sector_size + cc->integrity_tag_size, iv);
1356                 r = crypto_aead_decrypt(req);
1357         }
1358
1359         if (r == -EBADMSG) {
1360                 char b[BDEVNAME_SIZE];
1361                 DMERR_LIMIT("%s: INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu", bio_devname(ctx->bio_in, b),
1362                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*sector));
1363         }
1364
1365         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1366                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1367
1368         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1369         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1370
1371         return r;
1372 }
1373
1374 static int crypt_convert_block_skcipher(struct crypt_config *cc,
1375                                         struct convert_context *ctx,
1376                                         struct skcipher_request *req,
1377                                         unsigned int tag_offset)
1378 {
1379         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1380         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1381         struct scatterlist *sg_in, *sg_out;
1382         struct dm_crypt_request *dmreq;
1383         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv;
1384         __le64 *sector;
1385         int r = 0;
1386
1387         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1388         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1389                 return -EIO;
1390
1391         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1392         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1393         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1394                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1395         dmreq->ctx = ctx;
1396
1397         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1398
1399         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1400         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1401         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1402
1403         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1404         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1405
1406         /* For skcipher we use only the first sg item */
1407         sg_in  = &dmreq->sg_in[0];
1408         sg_out = &dmreq->sg_out[0];
1409
1410         sg_init_table(sg_in, 1);
1411         sg_set_page(sg_in, bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1412
1413         sg_init_table(sg_out, 1);
1414         sg_set_page(sg_out, bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1415
1416         if (cc->iv_gen_ops) {
1417                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1418                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1419                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->integrity_iv_size);
1420                 } else {
1421                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1422                         if (r < 0)
1423                                 return r;
1424                         /* Data can be already preprocessed in generator */
1425                         if (test_bit(CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS, &cc->cipher_flags))
1426                                 sg_in = sg_out;
1427                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1428                         if (cc->integrity_iv_size)
1429                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->integrity_iv_size);
1430                 }
1431                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1432                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1433         }
1434
1435         skcipher_request_set_crypt(req, sg_in, sg_out, cc->sector_size, iv);
1436
1437         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE)
1438                 r = crypto_skcipher_encrypt(req);
1439         else
1440                 r = crypto_skcipher_decrypt(req);
1441
1442         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1443                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1444
1445         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1446         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1447
1448         return r;
1449 }
1450
1451 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1452                                int error);
1453
1454 static void crypt_alloc_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1455                                      struct convert_context *ctx)
1456 {
1457         unsigned key_index = ctx->cc_sector & (cc->tfms_count - 1);
1458
1459         if (!ctx->r.req)
1460                 ctx->r.req = mempool_alloc(&cc->req_pool, GFP_NOIO);
1461
1462         skcipher_request_set_tfm(ctx->r.req, cc->cipher_tfm.tfms[key_index]);
1463
1464         /*
1465          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1466          * requests if driver request queue is full.
1467          */
1468         skcipher_request_set_callback(ctx->r.req,
1469             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1470             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req));
1471 }
1472
1473 static void crypt_alloc_req_aead(struct crypt_config *cc,
1474                                  struct convert_context *ctx)
1475 {
1476         if (!ctx->r.req_aead)
1477                 ctx->r.req_aead = mempool_alloc(&cc->req_pool, GFP_NOIO);
1478
1479         aead_request_set_tfm(ctx->r.req_aead, cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1480
1481         /*
1482          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1483          * requests if driver request queue is full.
1484          */
1485         aead_request_set_callback(ctx->r.req_aead,
1486             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1487             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req_aead));
1488 }
1489
1490 static void crypt_alloc_req(struct crypt_config *cc,
1491                             struct convert_context *ctx)
1492 {
1493         if (crypt_integrity_aead(cc))
1494                 crypt_alloc_req_aead(cc, ctx);
1495         else
1496                 crypt_alloc_req_skcipher(cc, ctx);
1497 }
1498
1499 static void crypt_free_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1500                                     struct skcipher_request *req, struct bio *base_bio)
1501 {
1502         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1503
1504         if ((struct skcipher_request *)(io + 1) != req)
1505                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1506 }
1507
1508 static void crypt_free_req_aead(struct crypt_config *cc,
1509                                 struct aead_request *req, struct bio *base_bio)
1510 {
1511         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1512
1513         if ((struct aead_request *)(io + 1) != req)
1514                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1515 }
1516
1517 static void crypt_free_req(struct crypt_config *cc, void *req, struct bio *base_bio)
1518 {
1519         if (crypt_integrity_aead(cc))
1520                 crypt_free_req_aead(cc, req, base_bio);
1521         else
1522                 crypt_free_req_skcipher(cc, req, base_bio);
1523 }
1524
1525 /*
1526  * Encrypt / decrypt data from one bio to another one (can be the same one)
1527  */
1528 static blk_status_t crypt_convert(struct crypt_config *cc,
1529                          struct convert_context *ctx, bool atomic)
1530 {
1531         unsigned int tag_offset = 0;
1532         unsigned int sector_step = cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT;
1533         int r;
1534
1535         atomic_set(&ctx->cc_pending, 1);
1536
1537         while (ctx->iter_in.bi_size && ctx->iter_out.bi_size) {
1538
1539                 crypt_alloc_req(cc, ctx);
1540                 atomic_inc(&ctx->cc_pending);
1541
1542                 if (crypt_integrity_aead(cc))
1543                         r = crypt_convert_block_aead(cc, ctx, ctx->r.req_aead, tag_offset);
1544                 else
1545                         r = crypt_convert_block_skcipher(cc, ctx, ctx->r.req, tag_offset);
1546
1547                 switch (r) {
1548                 /*
1549                  * The request was queued by a crypto driver
1550                  * but the driver request queue is full, let's wait.
1551                  */
1552                 case -EBUSY:
1553                         wait_for_completion(&ctx->restart);
1554                         reinit_completion(&ctx->restart);
1555                         fallthrough;
1556                 /*
1557                  * The request is queued and processed asynchronously,
1558                  * completion function kcryptd_async_done() will be called.
1559                  */
1560                 case -EINPROGRESS:
1561                         ctx->r.req = NULL;
1562                         ctx->cc_sector += sector_step;
1563                         tag_offset++;
1564                         continue;
1565                 /*
1566                  * The request was already processed (synchronously).
1567                  */
1568                 case 0:
1569                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1570                         ctx->cc_sector += sector_step;
1571                         tag_offset++;
1572                         if (!atomic)
1573                                 cond_resched();
1574                         continue;
1575                 /*
1576                  * There was a data integrity error.
1577                  */
1578                 case -EBADMSG:
1579                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1580                         return BLK_STS_PROTECTION;
1581                 /*
1582                  * There was an error while processing the request.
1583                  */
1584                 default:
1585                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1586                         return BLK_STS_IOERR;
1587                 }
1588         }
1589
1590         return 0;
1591 }
1592
1593 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone);
1594
1595 /*
1596  * Generate a new unfragmented bio with the given size
1597  * This should never violate the device limitations (but only because
1598  * max_segment_size is being constrained to PAGE_SIZE).
1599  *
1600  * This function may be called concurrently. If we allocate from the mempool
1601  * concurrently, there is a possibility of deadlock. For example, if we have
1602  * mempool of 256 pages, two processes, each wanting 256, pages allocate from
1603  * the mempool concurrently, it may deadlock in a situation where both processes
1604  * have allocated 128 pages and the mempool is exhausted.
1605  *
1606  * In order to avoid this scenario we allocate the pages under a mutex.
1607  *
1608  * In order to not degrade performance with excessive locking, we try
1609  * non-blocking allocations without a mutex first but on failure we fallback
1610  * to blocking allocations with a mutex.
1611  */
1612 static struct bio *crypt_alloc_buffer(struct dm_crypt_io *io, unsigned size)
1613 {
1614         struct crypt_config *cc = io->cc;
1615         struct bio *clone;
1616         unsigned int nr_iovecs = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1617         gfp_t gfp_mask = GFP_NOWAIT | __GFP_HIGHMEM;
1618         unsigned i, len, remaining_size;
1619         struct page *page;
1620
1621 retry:
1622         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1623                 mutex_lock(&cc->bio_alloc_lock);
1624
1625         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, nr_iovecs, &cc->bs);
1626         if (!clone)
1627                 goto out;
1628
1629         clone_init(io, clone);
1630
1631         remaining_size = size;
1632
1633         for (i = 0; i < nr_iovecs; i++) {
1634                 page = mempool_alloc(&cc->page_pool, gfp_mask);
1635                 if (!page) {
1636                         crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1637                         bio_put(clone);
1638                         gfp_mask |= __GFP_DIRECT_RECLAIM;
1639                         goto retry;
1640                 }
1641
1642                 len = (remaining_size > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : remaining_size;
1643
1644                 bio_add_page(clone, page, len, 0);
1645
1646                 remaining_size -= len;
1647         }
1648
1649         /* Allocate space for integrity tags */
1650         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1651                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1652                 bio_put(clone);
1653                 clone = NULL;
1654         }
1655 out:
1656         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1657                 mutex_unlock(&cc->bio_alloc_lock);
1658
1659         return clone;
1660 }
1661
1662 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone)
1663 {
1664         struct bio_vec *bv;
1665         struct bvec_iter_all iter_all;
1666
1667         bio_for_each_segment_all(bv, clone, iter_all) {
1668                 BUG_ON(!bv->bv_page);
1669                 mempool_free(bv->bv_page, &cc->page_pool);
1670         }
1671 }
1672
1673 static void crypt_io_init(struct dm_crypt_io *io, struct crypt_config *cc,
1674                           struct bio *bio, sector_t sector)
1675 {
1676         io->cc = cc;
1677         io->base_bio = bio;
1678         io->sector = sector;
1679         io->error = 0;
1680         io->ctx.r.req = NULL;
1681         io->integrity_metadata = NULL;
1682         io->integrity_metadata_from_pool = false;
1683         atomic_set(&io->io_pending, 0);
1684 }
1685
1686 static void crypt_inc_pending(struct dm_crypt_io *io)
1687 {
1688         atomic_inc(&io->io_pending);
1689 }
1690
1691 /*
1692  * One of the bios was finished. Check for completion of
1693  * the whole request and correctly clean up the buffer.
1694  */
1695 static void crypt_dec_pending(struct dm_crypt_io *io)
1696 {
1697         struct crypt_config *cc = io->cc;
1698         struct bio *base_bio = io->base_bio;
1699         blk_status_t error = io->error;
1700
1701         if (!atomic_dec_and_test(&io->io_pending))
1702                 return;
1703
1704         if (io->ctx.r.req)
1705                 crypt_free_req(cc, io->ctx.r.req, base_bio);
1706
1707         if (unlikely(io->integrity_metadata_from_pool))
1708                 mempool_free(io->integrity_metadata, &io->cc->tag_pool);
1709         else
1710                 kfree(io->integrity_metadata);
1711
1712         base_bio->bi_status = error;
1713         bio_endio(base_bio);
1714 }
1715
1716 /*
1717  * kcryptd/kcryptd_io:
1718  *
1719  * Needed because it would be very unwise to do decryption in an
1720  * interrupt context.
1721  *
1722  * kcryptd performs the actual encryption or decryption.
1723  *
1724  * kcryptd_io performs the IO submission.
1725  *
1726  * They must be separated as otherwise the final stages could be
1727  * starved by new requests which can block in the first stages due
1728  * to memory allocation.
1729  *
1730  * The work is done per CPU global for all dm-crypt instances.
1731  * They should not depend on each other and do not block.
1732  */
1733 static void crypt_endio(struct bio *clone)
1734 {
1735         struct dm_crypt_io *io = clone->bi_private;
1736         struct crypt_config *cc = io->cc;
1737         unsigned rw = bio_data_dir(clone);
1738         blk_status_t error;
1739
1740         /*
1741          * free the processed pages
1742          */
1743         if (rw == WRITE)
1744                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1745
1746         error = clone->bi_status;
1747         bio_put(clone);
1748
1749         if (rw == READ && !error) {
1750                 kcryptd_queue_crypt(io);
1751                 return;
1752         }
1753
1754         if (unlikely(error))
1755                 io->error = error;
1756
1757         crypt_dec_pending(io);
1758 }
1759
1760 static void clone_init(struct dm_crypt_io *io, struct bio *clone)
1761 {
1762         struct crypt_config *cc = io->cc;
1763
1764         clone->bi_private = io;
1765         clone->bi_end_io  = crypt_endio;
1766         bio_set_dev(clone, cc->dev->bdev);
1767         clone->bi_opf     = io->base_bio->bi_opf;
1768 }
1769
1770 static int kcryptd_io_read(struct dm_crypt_io *io, gfp_t gfp)
1771 {
1772         struct crypt_config *cc = io->cc;
1773         struct bio *clone;
1774
1775         /*
1776          * We need the original biovec array in order to decrypt
1777          * the whole bio data *afterwards* -- thanks to immutable
1778          * biovecs we don't need to worry about the block layer
1779          * modifying the biovec array; so leverage bio_clone_fast().
1780          */
1781         clone = bio_clone_fast(io->base_bio, gfp, &cc->bs);
1782         if (!clone)
1783                 return 1;
1784
1785         crypt_inc_pending(io);
1786
1787         clone_init(io, clone);
1788         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1789
1790         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1791                 crypt_dec_pending(io);
1792                 bio_put(clone);
1793                 return 1;
1794         }
1795
1796         submit_bio_noacct(clone);
1797         return 0;
1798 }
1799
1800 static void kcryptd_io_read_work(struct work_struct *work)
1801 {
1802         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1803
1804         crypt_inc_pending(io);
1805         if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOIO))
1806                 io->error = BLK_STS_RESOURCE;
1807         crypt_dec_pending(io);
1808 }
1809
1810 static void kcryptd_queue_read(struct dm_crypt_io *io)
1811 {
1812         struct crypt_config *cc = io->cc;
1813
1814         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_read_work);
1815         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1816 }
1817
1818 static void kcryptd_io_write(struct dm_crypt_io *io)
1819 {
1820         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1821
1822         submit_bio_noacct(clone);
1823 }
1824
1825 #define crypt_io_from_node(node) rb_entry((node), struct dm_crypt_io, rb_node)
1826
1827 static int dmcrypt_write(void *data)
1828 {
1829         struct crypt_config *cc = data;
1830         struct dm_crypt_io *io;
1831
1832         while (1) {
1833                 struct rb_root write_tree;
1834                 struct blk_plug plug;
1835
1836                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1837 continue_locked:
1838
1839                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1840                         goto pop_from_list;
1841
1842                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1843
1844                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1845
1846                 if (unlikely(kthread_should_stop())) {
1847                         set_current_state(TASK_RUNNING);
1848                         break;
1849                 }
1850
1851                 schedule();
1852
1853                 set_current_state(TASK_RUNNING);
1854                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1855                 goto continue_locked;
1856
1857 pop_from_list:
1858                 write_tree = cc->write_tree;
1859                 cc->write_tree = RB_ROOT;
1860                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1861
1862                 BUG_ON(rb_parent(write_tree.rb_node));
1863
1864                 /*
1865                  * Note: we cannot walk the tree here with rb_next because
1866                  * the structures may be freed when kcryptd_io_write is called.
1867                  */
1868                 blk_start_plug(&plug);
1869                 do {
1870                         io = crypt_io_from_node(rb_first(&write_tree));
1871                         rb_erase(&io->rb_node, &write_tree);
1872                         kcryptd_io_write(io);
1873                 } while (!RB_EMPTY_ROOT(&write_tree));
1874                 blk_finish_plug(&plug);
1875         }
1876         return 0;
1877 }
1878
1879 static void kcryptd_crypt_write_io_submit(struct dm_crypt_io *io, int async)
1880 {
1881         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1882         struct crypt_config *cc = io->cc;
1883         unsigned long flags;
1884         sector_t sector;
1885         struct rb_node **rbp, *parent;
1886
1887         if (unlikely(io->error)) {
1888                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1889                 bio_put(clone);
1890                 crypt_dec_pending(io);
1891                 return;
1892         }
1893
1894         /* crypt_convert should have filled the clone bio */
1895         BUG_ON(io->ctx.iter_out.bi_size);
1896
1897         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1898
1899         if ((likely(!async) && test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags)) ||
1900             test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags)) {
1901                 submit_bio_noacct(clone);
1902                 return;
1903         }
1904
1905         spin_lock_irqsave(&cc->write_thread_lock, flags);
1906         if (RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1907                 wake_up_process(cc->write_thread);
1908         rbp = &cc->write_tree.rb_node;
1909         parent = NULL;
1910         sector = io->sector;
1911         while (*rbp) {
1912                 parent = *rbp;
1913                 if (sector < crypt_io_from_node(parent)->sector)
1914                         rbp = &(*rbp)->rb_left;
1915                 else
1916                         rbp = &(*rbp)->rb_right;
1917         }
1918         rb_link_node(&io->rb_node, parent, rbp);
1919         rb_insert_color(&io->rb_node, &cc->write_tree);
1920         spin_unlock_irqrestore(&cc->write_thread_lock, flags);
1921 }
1922
1923 static bool kcryptd_crypt_write_inline(struct crypt_config *cc,
1924                                        struct convert_context *ctx)
1925
1926 {
1927         if (!test_bit(DM_CRYPT_WRITE_INLINE, &cc->flags))
1928                 return false;
1929
1930         /*
1931          * Note: zone append writes (REQ_OP_ZONE_APPEND) do not have ordering
1932          * constraints so they do not need to be issued inline by
1933          * kcryptd_crypt_write_convert().
1934          */
1935         switch (bio_op(ctx->bio_in)) {
1936         case REQ_OP_WRITE:
1937         case REQ_OP_WRITE_SAME:
1938         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
1939                 return true;
1940         default:
1941                 return false;
1942         }
1943 }
1944
1945 static void kcryptd_crypt_write_convert(struct dm_crypt_io *io)
1946 {
1947         struct crypt_config *cc = io->cc;
1948         struct convert_context *ctx = &io->ctx;
1949         struct bio *clone;
1950         int crypt_finished;
1951         sector_t sector = io->sector;
1952         blk_status_t r;
1953
1954         /*
1955          * Prevent io from disappearing until this function completes.
1956          */
1957         crypt_inc_pending(io);
1958         crypt_convert_init(cc, ctx, NULL, io->base_bio, sector);
1959
1960         clone = crypt_alloc_buffer(io, io->base_bio->bi_iter.bi_size);
1961         if (unlikely(!clone)) {
1962                 io->error = BLK_STS_IOERR;
1963                 goto dec;
1964         }
1965
1966         io->ctx.bio_out = clone;
1967         io->ctx.iter_out = clone->bi_iter;
1968
1969         sector += bio_sectors(clone);
1970
1971         crypt_inc_pending(io);
1972         r = crypt_convert(cc, ctx,
1973                           test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags));
1974         if (r)
1975                 io->error = r;
1976         crypt_finished = atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending);
1977         if (!crypt_finished && kcryptd_crypt_write_inline(cc, ctx)) {
1978                 /* Wait for completion signaled by kcryptd_async_done() */
1979                 wait_for_completion(&ctx->restart);
1980                 crypt_finished = 1;
1981         }
1982
1983         /* Encryption was already finished, submit io now */
1984         if (crypt_finished) {
1985                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
1986                 io->sector = sector;
1987         }
1988
1989 dec:
1990         crypt_dec_pending(io);
1991 }
1992
1993 static void kcryptd_crypt_read_done(struct dm_crypt_io *io)
1994 {
1995         crypt_dec_pending(io);
1996 }
1997
1998 static void kcryptd_crypt_read_convert(struct dm_crypt_io *io)
1999 {
2000         struct crypt_config *cc = io->cc;
2001         blk_status_t r;
2002
2003         crypt_inc_pending(io);
2004
2005         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, io->base_bio, io->base_bio,
2006                            io->sector);
2007
2008         r = crypt_convert(cc, &io->ctx,
2009                           test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags));
2010         if (r)
2011                 io->error = r;
2012
2013         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
2014                 kcryptd_crypt_read_done(io);
2015
2016         crypt_dec_pending(io);
2017 }
2018
2019 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
2020                                int error)
2021 {
2022         struct dm_crypt_request *dmreq = async_req->data;
2023         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
2024         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
2025         struct crypt_config *cc = io->cc;
2026
2027         /*
2028          * A request from crypto driver backlog is going to be processed now,
2029          * finish the completion and continue in crypt_convert().
2030          * (Callback will be called for the second time for this request.)
2031          */
2032         if (error == -EINPROGRESS) {
2033                 complete(&ctx->restart);
2034                 return;
2035         }
2036
2037         if (!error && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
2038                 error = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv_of_dmreq(cc, dmreq), dmreq);
2039
2040         if (error == -EBADMSG) {
2041                 char b[BDEVNAME_SIZE];
2042                 DMERR_LIMIT("%s: INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu", bio_devname(ctx->bio_in, b),
2043                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*org_sector_of_dmreq(cc, dmreq)));
2044                 io->error = BLK_STS_PROTECTION;
2045         } else if (error < 0)
2046                 io->error = BLK_STS_IOERR;
2047
2048         crypt_free_req(cc, req_of_dmreq(cc, dmreq), io->base_bio);
2049
2050         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending))
2051                 return;
2052
2053         /*
2054          * The request is fully completed: for inline writes, let
2055          * kcryptd_crypt_write_convert() do the IO submission.
2056          */
2057         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
2058                 kcryptd_crypt_read_done(io);
2059                 return;
2060         }
2061
2062         if (kcryptd_crypt_write_inline(cc, ctx)) {
2063                 complete(&ctx->restart);
2064                 return;
2065         }
2066
2067         kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 1);
2068 }
2069
2070 static void kcryptd_crypt(struct work_struct *work)
2071 {
2072         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
2073
2074         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
2075                 kcryptd_crypt_read_convert(io);
2076         else
2077                 kcryptd_crypt_write_convert(io);
2078 }
2079
2080 static void kcryptd_crypt_tasklet(unsigned long work)
2081 {
2082         kcryptd_crypt((struct work_struct *)work);
2083 }
2084
2085 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io)
2086 {
2087         struct crypt_config *cc = io->cc;
2088
2089         if ((bio_data_dir(io->base_bio) == READ && test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags)) ||
2090             (bio_data_dir(io->base_bio) == WRITE && test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags))) {
2091                 if (in_irq()) {
2092                         /* Crypto API's "skcipher_walk_first() refuses to work in hard IRQ context */
2093                         tasklet_init(&io->tasklet, kcryptd_crypt_tasklet, (unsigned long)&io->work);
2094                         tasklet_schedule(&io->tasklet);
2095                         return;
2096                 }
2097
2098                 kcryptd_crypt(&io->work);
2099                 return;
2100         }
2101
2102         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt);
2103         queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
2104 }
2105
2106 static void crypt_free_tfms_aead(struct crypt_config *cc)
2107 {
2108         if (!cc->cipher_tfm.tfms_aead)
2109                 return;
2110
2111         if (cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
2112                 crypto_free_aead(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
2113                 cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = NULL;
2114         }
2115
2116         kfree(cc->cipher_tfm.tfms_aead);
2117         cc->cipher_tfm.tfms_aead = NULL;
2118 }
2119
2120 static void crypt_free_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc)
2121 {
2122         unsigned i;
2123
2124         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2125                 return;
2126
2127         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++)
2128                 if (cc->cipher_tfm.tfms[i] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
2129                         crypto_free_skcipher(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
2130                         cc->cipher_tfm.tfms[i] = NULL;
2131                 }
2132
2133         kfree(cc->cipher_tfm.tfms);
2134         cc->cipher_tfm.tfms = NULL;
2135 }
2136
2137 static void crypt_free_tfms(struct crypt_config *cc)
2138 {
2139         if (crypt_integrity_aead(cc))
2140                 crypt_free_tfms_aead(cc);
2141         else
2142                 crypt_free_tfms_skcipher(cc);
2143 }
2144
2145 static int crypt_alloc_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2146 {
2147         unsigned i;
2148         int err;
2149
2150         cc->cipher_tfm.tfms = kcalloc(cc->tfms_count,
2151                                       sizeof(struct crypto_skcipher *),
2152                                       GFP_KERNEL);
2153         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2154                 return -ENOMEM;
2155
2156         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
2157                 cc->cipher_tfm.tfms[i] = crypto_alloc_skcipher(ciphermode, 0, 0);
2158                 if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
2159                         err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
2160                         crypt_free_tfms(cc);
2161                         return err;
2162                 }
2163         }
2164
2165         /*
2166          * dm-crypt performance can vary greatly depending on which crypto
2167          * algorithm implementation is used.  Help people debug performance
2168          * problems by logging the ->cra_driver_name.
2169          */
2170         DMDEBUG_LIMIT("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
2171                crypto_skcipher_alg(any_tfm(cc))->base.cra_driver_name);
2172         return 0;
2173 }
2174
2175 static int crypt_alloc_tfms_aead(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2176 {
2177         int err;
2178
2179         cc->cipher_tfm.tfms = kmalloc(sizeof(struct crypto_aead *), GFP_KERNEL);
2180         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2181                 return -ENOMEM;
2182
2183         cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = crypto_alloc_aead(ciphermode, 0, 0);
2184         if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
2185                 err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
2186                 crypt_free_tfms(cc);
2187                 return err;
2188         }
2189
2190         DMDEBUG_LIMIT("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
2191                crypto_aead_alg(any_tfm_aead(cc))->base.cra_driver_name);
2192         return 0;
2193 }
2194
2195 static int crypt_alloc_tfms(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2196 {
2197         if (crypt_integrity_aead(cc))
2198                 return crypt_alloc_tfms_aead(cc, ciphermode);
2199         else
2200                 return crypt_alloc_tfms_skcipher(cc, ciphermode);
2201 }
2202
2203 static unsigned crypt_subkey_size(struct crypt_config *cc)
2204 {
2205         return (cc->key_size - cc->key_extra_size) >> ilog2(cc->tfms_count);
2206 }
2207
2208 static unsigned crypt_authenckey_size(struct crypt_config *cc)
2209 {
2210         return crypt_subkey_size(cc) + RTA_SPACE(sizeof(struct crypto_authenc_key_param));
2211 }
2212
2213 /*
2214  * If AEAD is composed like authenc(hmac(sha256),xts(aes)),
2215  * the key must be for some reason in special format.
2216  * This funcion converts cc->key to this special format.
2217  */
2218 static void crypt_copy_authenckey(char *p, const void *key,
2219                                   unsigned enckeylen, unsigned authkeylen)
2220 {
2221         struct crypto_authenc_key_param *param;
2222         struct rtattr *rta;
2223
2224         rta = (struct rtattr *)p;
2225         param = RTA_DATA(rta);
2226         param->enckeylen = cpu_to_be32(enckeylen);
2227         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(*param));
2228         rta->rta_type = CRYPTO_AUTHENC_KEYA_PARAM;
2229         p += RTA_SPACE(sizeof(*param));
2230         memcpy(p, key + enckeylen, authkeylen);
2231         p += authkeylen;
2232         memcpy(p, key, enckeylen);
2233 }
2234
2235 static int crypt_setkey(struct crypt_config *cc)
2236 {
2237         unsigned subkey_size;
2238         int err = 0, i, r;
2239
2240         /* Ignore extra keys (which are used for IV etc) */
2241         subkey_size = crypt_subkey_size(cc);
2242
2243         if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
2244                 if (subkey_size < cc->key_mac_size)
2245                         return -EINVAL;
2246
2247                 crypt_copy_authenckey(cc->authenc_key, cc->key,
2248                                       subkey_size - cc->key_mac_size,
2249                                       cc->key_mac_size);
2250         }
2251
2252         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
2253                 if (crypt_integrity_hmac(cc))
2254                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
2255                                 cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
2256                 else if (crypt_integrity_aead(cc))
2257                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
2258                                                cc->key + (i * subkey_size),
2259                                                subkey_size);
2260                 else
2261                         r = crypto_skcipher_setkey(cc->cipher_tfm.tfms[i],
2262                                                    cc->key + (i * subkey_size),
2263                                                    subkey_size);
2264                 if (r)
2265                         err = r;
2266         }
2267
2268         if (crypt_integrity_hmac(cc))
2269                 memzero_explicit(cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
2270
2271         return err;
2272 }
2273
2274 #ifdef CONFIG_KEYS
2275
2276 static bool contains_whitespace(const char *str)
2277 {
2278         while (*str)
2279                 if (isspace(*str++))
2280                         return true;
2281         return false;
2282 }
2283
2284 static int set_key_user(struct crypt_config *cc, struct key *key)
2285 {
2286         const struct user_key_payload *ukp;
2287
2288         ukp = user_key_payload_locked(key);
2289         if (!ukp)
2290                 return -EKEYREVOKED;
2291
2292         if (cc->key_size != ukp->datalen)
2293                 return -EINVAL;
2294
2295         memcpy(cc->key, ukp->data, cc->key_size);
2296
2297         return 0;
2298 }
2299
2300 #if defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS) || defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS_MODULE)
2301 static int set_key_encrypted(struct crypt_config *cc, struct key *key)
2302 {
2303         const struct encrypted_key_payload *ekp;
2304
2305         ekp = key->payload.data[0];
2306         if (!ekp)
2307                 return -EKEYREVOKED;
2308
2309         if (cc->key_size != ekp->decrypted_datalen)
2310                 return -EINVAL;
2311
2312         memcpy(cc->key, ekp->decrypted_data, cc->key_size);
2313
2314         return 0;
2315 }
2316 #endif /* CONFIG_ENCRYPTED_KEYS */
2317
2318 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2319 {
2320         char *new_key_string, *key_desc;
2321         int ret;
2322         struct key_type *type;
2323         struct key *key;
2324         int (*set_key)(struct crypt_config *cc, struct key *key);
2325
2326         /*
2327          * Reject key_string with whitespace. dm core currently lacks code for
2328          * proper whitespace escaping in arguments on DM_TABLE_STATUS path.
2329          */
2330         if (contains_whitespace(key_string)) {
2331                 DMERR("whitespace chars not allowed in key string");
2332                 return -EINVAL;
2333         }
2334
2335         /* look for next ':' separating key_type from key_description */
2336         key_desc = strpbrk(key_string, ":");
2337         if (!key_desc || key_desc == key_string || !strlen(key_desc + 1))
2338                 return -EINVAL;
2339
2340         if (!strncmp(key_string, "logon:", key_desc - key_string + 1)) {
2341                 type = &key_type_logon;
2342                 set_key = set_key_user;
2343         } else if (!strncmp(key_string, "user:", key_desc - key_string + 1)) {
2344                 type = &key_type_user;
2345                 set_key = set_key_user;
2346 #if defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS) || defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS_MODULE)
2347         } else if (!strncmp(key_string, "encrypted:", key_desc - key_string + 1)) {
2348                 type = &key_type_encrypted;
2349                 set_key = set_key_encrypted;
2350 #endif
2351         } else {
2352                 return -EINVAL;
2353         }
2354
2355         new_key_string = kstrdup(key_string, GFP_KERNEL);
2356         if (!new_key_string)
2357                 return -ENOMEM;
2358
2359         key = request_key(type, key_desc + 1, NULL);
2360         if (IS_ERR(key)) {
2361                 kfree_sensitive(new_key_string);
2362                 return PTR_ERR(key);
2363         }
2364
2365         down_read(&key->sem);
2366
2367         ret = set_key(cc, key);
2368         if (ret < 0) {
2369                 up_read(&key->sem);
2370                 key_put(key);
2371                 kfree_sensitive(new_key_string);
2372                 return ret;
2373         }
2374
2375         up_read(&key->sem);
2376         key_put(key);
2377
2378         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2379         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2380
2381         ret = crypt_setkey(cc);
2382
2383         if (!ret) {
2384                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2385                 kfree_sensitive(cc->key_string);
2386                 cc->key_string = new_key_string;
2387         } else
2388                 kfree_sensitive(new_key_string);
2389
2390         return ret;
2391 }
2392
2393 static int get_key_size(char **key_string)
2394 {
2395         char *colon, dummy;
2396         int ret;
2397
2398         if (*key_string[0] != ':')
2399                 return strlen(*key_string) >> 1;
2400
2401         /* look for next ':' in key string */
2402         colon = strpbrk(*key_string + 1, ":");
2403         if (!colon)
2404                 return -EINVAL;
2405
2406         if (sscanf(*key_string + 1, "%u%c", &ret, &dummy) != 2 || dummy != ':')
2407                 return -EINVAL;
2408
2409         *key_string = colon;
2410
2411         /* remaining key string should be :<logon|user>:<key_desc> */
2412
2413         return ret;
2414 }
2415
2416 #else
2417
2418 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2419 {
2420         return -EINVAL;
2421 }
2422
2423 static int get_key_size(char **key_string)
2424 {
2425         return (*key_string[0] == ':') ? -EINVAL : strlen(*key_string) >> 1;
2426 }
2427
2428 #endif /* CONFIG_KEYS */
2429
2430 static int crypt_set_key(struct crypt_config *cc, char *key)
2431 {
2432         int r = -EINVAL;
2433         int key_string_len = strlen(key);
2434
2435         /* Hyphen (which gives a key_size of zero) means there is no key. */
2436         if (!cc->key_size && strcmp(key, "-"))
2437                 goto out;
2438
2439         /* ':' means the key is in kernel keyring, short-circuit normal key processing */
2440         if (key[0] == ':') {
2441                 r = crypt_set_keyring_key(cc, key + 1);
2442                 goto out;
2443         }
2444
2445         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2446         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2447
2448         /* wipe references to any kernel keyring key */
2449         kfree_sensitive(cc->key_string);
2450         cc->key_string = NULL;
2451
2452         /* Decode key from its hex representation. */
2453         if (cc->key_size && hex2bin(cc->key, key, cc->key_size) < 0)
2454                 goto out;
2455
2456         r = crypt_setkey(cc);
2457         if (!r)
2458                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2459
2460 out:
2461         /* Hex key string not needed after here, so wipe it. */
2462         memset(key, '0', key_string_len);
2463
2464         return r;
2465 }
2466
2467 static int crypt_wipe_key(struct crypt_config *cc)
2468 {
2469         int r;
2470
2471         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2472         get_random_bytes(&cc->key, cc->key_size);
2473
2474         /* Wipe IV private keys */
2475         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->wipe) {
2476                 r = cc->iv_gen_ops->wipe(cc);
2477                 if (r)
2478                         return r;
2479         }
2480
2481         kfree_sensitive(cc->key_string);
2482         cc->key_string = NULL;
2483         r = crypt_setkey(cc);
2484         memset(&cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2485
2486         return r;
2487 }
2488
2489 static void crypt_calculate_pages_per_client(void)
2490 {
2491         unsigned long pages = (totalram_pages() - totalhigh_pages()) * DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT / 100;
2492
2493         if (!dm_crypt_clients_n)
2494                 return;
2495
2496         pages /= dm_crypt_clients_n;
2497         if (pages < DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT)
2498                 pages = DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT;
2499         dm_crypt_pages_per_client = pages;
2500 }
2501
2502 static void *crypt_page_alloc(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
2503 {
2504         struct crypt_config *cc = pool_data;
2505         struct page *page;
2506
2507         if (unlikely(percpu_counter_compare(&cc->n_allocated_pages, dm_crypt_pages_per_client) >= 0) &&
2508             likely(gfp_mask & __GFP_NORETRY))
2509                 return NULL;
2510
2511         page = alloc_page(gfp_mask);
2512         if (likely(page != NULL))
2513                 percpu_counter_add(&cc->n_allocated_pages, 1);
2514
2515         return page;
2516 }
2517
2518 static void crypt_page_free(void *page, void *pool_data)
2519 {
2520         struct crypt_config *cc = pool_data;
2521
2522         __free_page(page);
2523         percpu_counter_sub(&cc->n_allocated_pages, 1);
2524 }
2525
2526 static void crypt_dtr(struct dm_target *ti)
2527 {
2528         struct crypt_config *cc = ti->private;
2529
2530         ti->private = NULL;
2531
2532         if (!cc)
2533                 return;
2534
2535         if (cc->write_thread)
2536                 kthread_stop(cc->write_thread);
2537
2538         if (cc->io_queue)
2539                 destroy_workqueue(cc->io_queue);
2540         if (cc->crypt_queue)
2541                 destroy_workqueue(cc->crypt_queue);
2542
2543         crypt_free_tfms(cc);
2544
2545         bioset_exit(&cc->bs);
2546
2547         mempool_exit(&cc->page_pool);
2548         mempool_exit(&cc->req_pool);
2549         mempool_exit(&cc->tag_pool);
2550
2551         WARN_ON(percpu_counter_sum(&cc->n_allocated_pages) != 0);
2552         percpu_counter_destroy(&cc->n_allocated_pages);
2553
2554         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
2555                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
2556
2557         if (cc->dev)
2558                 dm_put_device(ti, cc->dev);
2559
2560         kfree_sensitive(cc->cipher_string);
2561         kfree_sensitive(cc->key_string);
2562         kfree_sensitive(cc->cipher_auth);
2563         kfree_sensitive(cc->authenc_key);
2564
2565         mutex_destroy(&cc->bio_alloc_lock);
2566
2567         /* Must zero key material before freeing */
2568         kfree_sensitive(cc);
2569
2570         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
2571         WARN_ON(!dm_crypt_clients_n);
2572         dm_crypt_clients_n--;
2573         crypt_calculate_pages_per_client();
2574         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
2575 }
2576
2577 static int crypt_ctr_ivmode(struct dm_target *ti, const char *ivmode)
2578 {
2579         struct crypt_config *cc = ti->private;
2580
2581         if (crypt_integrity_aead(cc))
2582                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2583         else
2584                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2585
2586         if (cc->iv_size)
2587                 /* at least a 64 bit sector number should fit in our buffer */
2588                 cc->iv_size = max(cc->iv_size,
2589                                   (unsigned int)(sizeof(u64) / sizeof(u8)));
2590         else if (ivmode) {
2591                 DMWARN("Selected cipher does not support IVs");
2592                 ivmode = NULL;
2593         }
2594
2595         /* Choose ivmode, see comments at iv code. */
2596         if (ivmode == NULL)
2597                 cc->iv_gen_ops = NULL;
2598         else if (strcmp(ivmode, "plain") == 0)
2599                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain_ops;
2600         else if (strcmp(ivmode, "plain64") == 0)
2601                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64_ops;
2602         else if (strcmp(ivmode, "plain64be") == 0)
2603                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64be_ops;
2604         else if (strcmp(ivmode, "essiv") == 0)
2605                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_essiv_ops;
2606         else if (strcmp(ivmode, "benbi") == 0)
2607                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_benbi_ops;
2608         else if (strcmp(ivmode, "null") == 0)
2609                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_null_ops;
2610         else if (strcmp(ivmode, "eboiv") == 0)
2611                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_eboiv_ops;
2612         else if (strcmp(ivmode, "elephant") == 0) {
2613                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_elephant_ops;
2614                 cc->key_parts = 2;
2615                 cc->key_extra_size = cc->key_size / 2;
2616                 if (cc->key_extra_size > ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE)
2617                         return -EINVAL;
2618                 set_bit(CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS, &cc->cipher_flags);
2619         } else if (strcmp(ivmode, "lmk") == 0) {
2620                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_lmk_ops;
2621                 /*
2622                  * Version 2 and 3 is recognised according
2623                  * to length of provided multi-key string.
2624                  * If present (version 3), last key is used as IV seed.
2625                  * All keys (including IV seed) are always the same size.
2626                  */
2627                 if (cc->key_size % cc->key_parts) {
2628                         cc->key_parts++;
2629                         cc->key_extra_size = cc->key_size / cc->key_parts;
2630                 }
2631         } else if (strcmp(ivmode, "tcw") == 0) {
2632                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_tcw_ops;
2633                 cc->key_parts += 2; /* IV + whitening */
2634                 cc->key_extra_size = cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE;
2635         } else if (strcmp(ivmode, "random") == 0) {
2636                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_random_ops;
2637                 /* Need storage space in integrity fields. */
2638                 cc->integrity_iv_size = cc->iv_size;
2639         } else {
2640                 ti->error = "Invalid IV mode";
2641                 return -EINVAL;
2642         }
2643
2644         return 0;
2645 }
2646
2647 /*
2648  * Workaround to parse HMAC algorithm from AEAD crypto API spec.
2649  * The HMAC is needed to calculate tag size (HMAC digest size).
2650  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2651  */
2652 static int crypt_ctr_auth_cipher(struct crypt_config *cc, char *cipher_api)
2653 {
2654         char *start, *end, *mac_alg = NULL;
2655         struct crypto_ahash *mac;
2656
2657         if (!strstarts(cipher_api, "authenc("))
2658                 return 0;
2659
2660         start = strchr(cipher_api, '(');
2661         end = strchr(cipher_api, ',');
2662         if (!start || !end || ++start > end)
2663                 return -EINVAL;
2664
2665         mac_alg = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2666         if (!mac_alg)
2667                 return -ENOMEM;
2668         strncpy(mac_alg, start, end - start);
2669
2670         mac = crypto_alloc_ahash(mac_alg, 0, 0);
2671         kfree(mac_alg);
2672
2673         if (IS_ERR(mac))
2674                 return PTR_ERR(mac);
2675
2676         cc->key_mac_size = crypto_ahash_digestsize(mac);
2677         crypto_free_ahash(mac);
2678
2679         cc->authenc_key = kmalloc(crypt_authenckey_size(cc), GFP_KERNEL);
2680         if (!cc->authenc_key)
2681                 return -ENOMEM;
2682
2683         return 0;
2684 }
2685
2686 static int crypt_ctr_cipher_new(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2687                                 char **ivmode, char **ivopts)
2688 {
2689         struct crypt_config *cc = ti->private;
2690         char *tmp, *cipher_api, buf[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
2691         int ret = -EINVAL;
2692
2693         cc->tfms_count = 1;
2694
2695         /*
2696          * New format (capi: prefix)
2697          * capi:cipher_api_spec-iv:ivopts
2698          */
2699         tmp = &cipher_in[strlen("capi:")];
2700
2701         /* Separate IV options if present, it can contain another '-' in hash name */
2702         *ivopts = strrchr(tmp, ':');
2703         if (*ivopts) {
2704                 **ivopts = '\0';
2705                 (*ivopts)++;
2706         }
2707         /* Parse IV mode */
2708         *ivmode = strrchr(tmp, '-');
2709         if (*ivmode) {
2710                 **ivmode = '\0';
2711                 (*ivmode)++;
2712         }
2713         /* The rest is crypto API spec */
2714         cipher_api = tmp;
2715
2716         /* Alloc AEAD, can be used only in new format. */
2717         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2718                 ret = crypt_ctr_auth_cipher(cc, cipher_api);
2719                 if (ret < 0) {
2720                         ti->error = "Invalid AEAD cipher spec";
2721                         return -ENOMEM;
2722                 }
2723         }
2724
2725         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "lmk"))
2726                 cc->tfms_count = 64;
2727
2728         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "essiv")) {
2729                 if (!*ivopts) {
2730                         ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
2731                         return -EINVAL;
2732                 }
2733                 ret = snprintf(buf, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "essiv(%s,%s)",
2734                                cipher_api, *ivopts);
2735                 if (ret < 0 || ret >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME) {
2736                         ti->error = "Cannot allocate cipher string";
2737                         return -ENOMEM;
2738                 }
2739                 cipher_api = buf;
2740         }
2741
2742         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2743
2744         /* Allocate cipher */
2745         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2746         if (ret < 0) {
2747                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2748                 return ret;
2749         }
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         return 0;
2757 }
2758
2759 static int crypt_ctr_cipher_old(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2760                                 char **ivmode, char **ivopts)
2761 {
2762         struct crypt_config *cc = ti->private;
2763         char *tmp, *cipher, *chainmode, *keycount;
2764         char *cipher_api = NULL;
2765         int ret = -EINVAL;
2766         char dummy;
2767
2768         if (strchr(cipher_in, '(') || crypt_integrity_aead(cc)) {
2769                 ti->error = "Bad cipher specification";
2770                 return -EINVAL;
2771         }
2772
2773         /*
2774          * Legacy dm-crypt cipher specification
2775          * cipher[:keycount]-mode-iv:ivopts
2776          */
2777         tmp = cipher_in;
2778         keycount = strsep(&tmp, "-");
2779         cipher = strsep(&keycount, ":");
2780
2781         if (!keycount)
2782                 cc->tfms_count = 1;
2783         else if (sscanf(keycount, "%u%c", &cc->tfms_count, &dummy) != 1 ||
2784                  !is_power_of_2(cc->tfms_count)) {
2785                 ti->error = "Bad cipher key count specification";
2786                 return -EINVAL;
2787         }
2788         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2789
2790         chainmode = strsep(&tmp, "-");
2791         *ivmode = strsep(&tmp, ":");
2792         *ivopts = tmp;
2793
2794         /*
2795          * For compatibility with the original dm-crypt mapping format, if
2796          * only the cipher name is supplied, use cbc-plain.
2797          */
2798         if (!chainmode || (!strcmp(chainmode, "plain") && !*ivmode)) {
2799                 chainmode = "cbc";
2800                 *ivmode = "plain";
2801         }
2802
2803         if (strcmp(chainmode, "ecb") && !*ivmode) {
2804                 ti->error = "IV mechanism required";
2805                 return -EINVAL;
2806         }
2807
2808         cipher_api = kmalloc(CRYPTO_MAX_ALG_NAME, GFP_KERNEL);
2809         if (!cipher_api)
2810                 goto bad_mem;
2811
2812         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "essiv")) {
2813                 if (!*ivopts) {
2814                         ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
2815                         kfree(cipher_api);
2816                         return -EINVAL;
2817                 }
2818                 ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2819                                "essiv(%s(%s),%s)", chainmode, cipher, *ivopts);
2820         } else {
2821                 ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2822                                "%s(%s)", chainmode, cipher);
2823         }
2824         if (ret < 0 || ret >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME) {
2825                 kfree(cipher_api);
2826                 goto bad_mem;
2827         }
2828
2829         /* Allocate cipher */
2830         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2831         if (ret < 0) {
2832                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2833                 kfree(cipher_api);
2834                 return ret;
2835         }
2836         kfree(cipher_api);
2837
2838         return 0;
2839 bad_mem:
2840         ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2841         return -ENOMEM;
2842 }
2843
2844 static int crypt_ctr_cipher(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key)
2845 {
2846         struct crypt_config *cc = ti->private;
2847         char *ivmode = NULL, *ivopts = NULL;
2848         int ret;
2849
2850         cc->cipher_string = kstrdup(cipher_in, GFP_KERNEL);
2851         if (!cc->cipher_string) {
2852                 ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2853                 return -ENOMEM;
2854         }
2855
2856         if (strstarts(cipher_in, "capi:"))
2857                 ret = crypt_ctr_cipher_new(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2858         else
2859                 ret = crypt_ctr_cipher_old(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2860         if (ret)
2861                 return ret;
2862
2863         /* Initialize IV */
2864         ret = crypt_ctr_ivmode(ti, ivmode);
2865         if (ret < 0)
2866                 return ret;
2867
2868         /* Initialize and set key */
2869         ret = crypt_set_key(cc, key);
2870         if (ret < 0) {
2871                 ti->error = "Error decoding and setting key";
2872                 return ret;
2873         }
2874
2875         /* Allocate IV */
2876         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->ctr) {
2877                 ret = cc->iv_gen_ops->ctr(cc, ti, ivopts);
2878                 if (ret < 0) {
2879                         ti->error = "Error creating IV";
2880                         return ret;
2881                 }
2882         }
2883
2884         /* Initialize IV (set keys for ESSIV etc) */
2885         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init) {
2886                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
2887                 if (ret < 0) {
2888                         ti->error = "Error initialising IV";
2889                         return ret;
2890                 }
2891         }
2892
2893         /* wipe the kernel key payload copy */
2894         if (cc->key_string)
2895                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2896
2897         return ret;
2898 }
2899
2900 static int crypt_ctr_optional(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2901 {
2902         struct crypt_config *cc = ti->private;
2903         struct dm_arg_set as;
2904         static const struct dm_arg _args[] = {
2905                 {0, 8, "Invalid number of feature args"},
2906         };
2907         unsigned int opt_params, val;
2908         const char *opt_string, *sval;
2909         char dummy;
2910         int ret;
2911
2912         /* Optional parameters */
2913         as.argc = argc;
2914         as.argv = argv;
2915
2916         ret = dm_read_arg_group(_args, &as, &opt_params, &ti->error);
2917         if (ret)
2918                 return ret;
2919
2920         while (opt_params--) {
2921                 opt_string = dm_shift_arg(&as);
2922                 if (!opt_string) {
2923                         ti->error = "Not enough feature arguments";
2924                         return -EINVAL;
2925                 }
2926
2927                 if (!strcasecmp(opt_string, "allow_discards"))
2928                         ti->num_discard_bios = 1;
2929
2930                 else if (!strcasecmp(opt_string, "same_cpu_crypt"))
2931                         set_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2932
2933                 else if (!strcasecmp(opt_string, "submit_from_crypt_cpus"))
2934                         set_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2935                 else if (!strcasecmp(opt_string, "no_read_workqueue"))
2936                         set_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags);
2937                 else if (!strcasecmp(opt_string, "no_write_workqueue"))
2938                         set_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags);
2939                 else if (sscanf(opt_string, "integrity:%u:", &val) == 1) {
2940                         if (val == 0 || val > MAX_TAG_SIZE) {
2941                                 ti->error = "Invalid integrity arguments";
2942                                 return -EINVAL;
2943                         }
2944                         cc->on_disk_tag_size = val;
2945                         sval = strchr(opt_string + strlen("integrity:"), ':') + 1;
2946                         if (!strcasecmp(sval, "aead")) {
2947                                 set_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
2948                         } else  if (strcasecmp(sval, "none")) {
2949                                 ti->error = "Unknown integrity profile";
2950                                 return -EINVAL;
2951                         }
2952
2953                         cc->cipher_auth = kstrdup(sval, GFP_KERNEL);
2954                         if (!cc->cipher_auth)
2955                                 return -ENOMEM;
2956                 } else if (sscanf(opt_string, "sector_size:%hu%c", &cc->sector_size, &dummy) == 1) {
2957                         if (cc->sector_size < (1 << SECTOR_SHIFT) ||
2958                             cc->sector_size > 4096 ||
2959                             (cc->sector_size & (cc->sector_size - 1))) {
2960                                 ti->error = "Invalid feature value for sector_size";
2961                                 return -EINVAL;
2962                         }
2963                         if (ti->len & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) {
2964                                 ti->error = "Device size is not multiple of sector_size feature";
2965                                 return -EINVAL;
2966                         }
2967                         cc->sector_shift = __ffs(cc->sector_size) - SECTOR_SHIFT;
2968                 } else if (!strcasecmp(opt_string, "iv_large_sectors"))
2969                         set_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2970                 else {
2971                         ti->error = "Invalid feature arguments";
2972                         return -EINVAL;
2973                 }
2974         }
2975
2976         return 0;
2977 }
2978
2979 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
2980
2981 static int crypt_report_zones(struct dm_target *ti,
2982                 struct dm_report_zones_args *args, unsigned int nr_zones)
2983 {
2984         struct crypt_config *cc = ti->private;
2985         sector_t sector = cc->start + dm_target_offset(ti, args->next_sector);
2986
2987         args->start = cc->start;
2988         return blkdev_report_zones(cc->dev->bdev, sector, nr_zones,
2989                                    dm_report_zones_cb, args);
2990 }
2991
2992 #endif
2993
2994 /*
2995  * Construct an encryption mapping:
2996  * <cipher> [<key>|:<key_size>:<user|logon>:<key_description>] <iv_offset> <dev_path> <start>
2997  */
2998 static int crypt_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2999 {
3000         struct crypt_config *cc;
3001         const char *devname = dm_table_device_name(ti->table);
3002         int key_size;
3003         unsigned int align_mask;
3004         unsigned long long tmpll;
3005         int ret;
3006         size_t iv_size_padding, additional_req_size;
3007         char dummy;
3008
3009         if (argc < 5) {
3010                 ti->error = "Not enough arguments";
3011                 return -EINVAL;
3012         }
3013
3014         key_size = get_key_size(&argv[1]);
3015         if (key_size < 0) {
3016                 ti->error = "Cannot parse key size";
3017                 return -EINVAL;
3018         }
3019
3020         cc = kzalloc(struct_size(cc, key, key_size), GFP_KERNEL);
3021         if (!cc) {
3022                 ti->error = "Cannot allocate encryption context";
3023                 return -ENOMEM;
3024         }
3025         cc->key_size = key_size;
3026         cc->sector_size = (1 << SECTOR_SHIFT);
3027         cc->sector_shift = 0;
3028
3029         ti->private = cc;
3030
3031         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
3032         dm_crypt_clients_n++;
3033         crypt_calculate_pages_per_client();
3034         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
3035
3036         ret = percpu_counter_init(&cc->n_allocated_pages, 0, GFP_KERNEL);
3037         if (ret < 0)
3038                 goto bad;
3039
3040         /* Optional parameters need to be read before cipher constructor */
3041         if (argc > 5) {
3042                 ret = crypt_ctr_optional(ti, argc - 5, &argv[5]);
3043                 if (ret)
3044                         goto bad;
3045         }
3046
3047         ret = crypt_ctr_cipher(ti, argv[0], argv[1]);
3048         if (ret < 0)
3049                 goto bad;
3050
3051         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
3052                 cc->dmreq_start = sizeof(struct aead_request);
3053                 cc->dmreq_start += crypto_aead_reqsize(any_tfm_aead(cc));
3054                 align_mask = crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc));
3055         } else {
3056                 cc->dmreq_start = sizeof(struct skcipher_request);
3057                 cc->dmreq_start += crypto_skcipher_reqsize(any_tfm(cc));
3058                 align_mask = crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc));
3059         }
3060         cc->dmreq_start = ALIGN(cc->dmreq_start, __alignof__(struct dm_crypt_request));
3061
3062         if (align_mask < CRYPTO_MINALIGN) {
3063                 /* Allocate the padding exactly */
3064                 iv_size_padding = -(cc->dmreq_start + sizeof(struct dm_crypt_request))
3065                                 & align_mask;
3066         } else {
3067                 /*
3068                  * If the cipher requires greater alignment than kmalloc
3069                  * alignment, we don't know the exact position of the
3070                  * initialization vector. We must assume worst case.
3071                  */
3072                 iv_size_padding = align_mask;
3073         }
3074
3075         /*  ...| IV + padding | original IV | original sec. number | bio tag offset | */
3076         additional_req_size = sizeof(struct dm_crypt_request) +
3077                 iv_size_padding + cc->iv_size +
3078                 cc->iv_size +
3079                 sizeof(uint64_t) +
3080                 sizeof(unsigned int);
3081
3082         ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->req_pool, MIN_IOS, cc->dmreq_start + additional_req_size);
3083         if (ret) {
3084                 ti->error = "Cannot allocate crypt request mempool";
3085                 goto bad;
3086         }
3087
3088         cc->per_bio_data_size = ti->per_io_data_size =
3089                 ALIGN(sizeof(struct dm_crypt_io) + cc->dmreq_start + additional_req_size,
3090                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN);
3091
3092         ret = mempool_init(&cc->page_pool, BIO_MAX_PAGES, crypt_page_alloc, crypt_page_free, cc);
3093         if (ret) {
3094                 ti->error = "Cannot allocate page mempool";
3095                 goto bad;
3096         }
3097
3098         ret = bioset_init(&cc->bs, MIN_IOS, 0, BIOSET_NEED_BVECS);
3099         if (ret) {
3100                 ti->error = "Cannot allocate crypt bioset";
3101                 goto bad;
3102         }
3103
3104         mutex_init(&cc->bio_alloc_lock);
3105
3106         ret = -EINVAL;
3107         if ((sscanf(argv[2], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) ||
3108             (tmpll & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1))) {
3109                 ti->error = "Invalid iv_offset sector";
3110                 goto bad;
3111         }
3112         cc->iv_offset = tmpll;
3113
3114         ret = dm_get_device(ti, argv[3], dm_table_get_mode(ti->table), &cc->dev);
3115         if (ret) {
3116                 ti->error = "Device lookup failed";
3117                 goto bad;
3118         }
3119
3120         ret = -EINVAL;
3121         if (sscanf(argv[4], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1 || tmpll != (sector_t)tmpll) {
3122                 ti->error = "Invalid device sector";
3123                 goto bad;
3124         }
3125         cc->start = tmpll;
3126
3127         /*
3128          * For zoned block devices, we need to preserve the issuer write
3129          * ordering. To do so, disable write workqueues and force inline
3130          * encryption completion.
3131          */
3132         if (bdev_is_zoned(cc->dev->bdev)) {
3133                 set_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags);
3134                 set_bit(DM_CRYPT_WRITE_INLINE, &cc->flags);
3135         }
3136
3137         if (crypt_integrity_aead(cc) || cc->integrity_iv_size) {
3138                 ret = crypt_integrity_ctr(cc, ti);
3139                 if (ret)
3140                         goto bad;
3141
3142                 cc->tag_pool_max_sectors = POOL_ENTRY_SIZE / cc->on_disk_tag_size;
3143                 if (!cc->tag_pool_max_sectors)
3144                         cc->tag_pool_max_sectors = 1;
3145
3146                 ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->tag_pool, MIN_IOS,
3147                         cc->tag_pool_max_sectors * cc->on_disk_tag_size);
3148                 if (ret) {
3149                         ti->error = "Cannot allocate integrity tags mempool";
3150                         goto bad;
3151                 }
3152
3153                 cc->tag_pool_max_sectors <<= cc->sector_shift;
3154         }
3155
3156         ret = -ENOMEM;
3157         cc->io_queue = alloc_workqueue("kcryptd_io/%s", WQ_MEM_RECLAIM, 1, devname);
3158         if (!cc->io_queue) {
3159                 ti->error = "Couldn't create kcryptd io queue";
3160                 goto bad;
3161         }
3162
3163         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
3164                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd/%s", WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM,
3165                                                   1, devname);
3166         else
3167                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd/%s",
3168                                                   WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND,
3169                                                   num_online_cpus(), devname);
3170         if (!cc->crypt_queue) {
3171                 ti->error = "Couldn't create kcryptd queue";
3172                 goto bad;
3173         }
3174
3175         spin_lock_init(&cc->write_thread_lock);
3176         cc->write_tree = RB_ROOT;
3177
3178         cc->write_thread = kthread_create(dmcrypt_write, cc, "dmcrypt_write/%s", devname);
3179         if (IS_ERR(cc->write_thread)) {
3180                 ret = PTR_ERR(cc->write_thread);
3181                 cc->write_thread = NULL;
3182                 ti->error = "Couldn't spawn write thread";
3183                 goto bad;
3184         }
3185         wake_up_process(cc->write_thread);
3186
3187         ti->num_flush_bios = 1;
3188
3189         return 0;
3190
3191 bad:
3192         crypt_dtr(ti);
3193         return ret;
3194 }
3195
3196 static int crypt_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio)
3197 {
3198         struct dm_crypt_io *io;
3199         struct crypt_config *cc = ti->private;
3200
3201         /*
3202          * If bio is REQ_PREFLUSH or REQ_OP_DISCARD, just bypass crypt queues.
3203          * - for REQ_PREFLUSH device-mapper core ensures that no IO is in-flight
3204          * - for REQ_OP_DISCARD caller must use flush if IO ordering matters
3205          */
3206         if (unlikely(bio->bi_opf & REQ_PREFLUSH ||
3207             bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD)) {
3208                 bio_set_dev(bio, cc->dev->bdev);
3209                 if (bio_sectors(bio))
3210                         bio->bi_iter.bi_sector = cc->start +
3211                                 dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector);
3212                 return DM_MAPIO_REMAPPED;
3213         }
3214
3215         /*
3216          * Check if bio is too large, split as needed.
3217          */
3218         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size > (BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT)) &&
3219             (bio_data_dir(bio) == WRITE || cc->on_disk_tag_size))
3220                 dm_accept_partial_bio(bio, ((BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT) >> SECTOR_SHIFT));
3221
3222         /*
3223          * Ensure that bio is a multiple of internal sector encryption size
3224          * and is aligned to this size as defined in IO hints.
3225          */
3226         if (unlikely((bio->bi_iter.bi_sector & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) != 0))
3227                 return DM_MAPIO_KILL;
3228
3229         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size & (cc->sector_size - 1)))
3230                 return DM_MAPIO_KILL;
3231
3232         io = dm_per_bio_data(bio, cc->per_bio_data_size);
3233         crypt_io_init(io, cc, bio, dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector));
3234
3235         if (cc->on_disk_tag_size) {
3236                 unsigned tag_len = cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> cc->sector_shift);
3237
3238                 if (unlikely(tag_len > KMALLOC_MAX_SIZE) ||
3239                     unlikely(!(io->integrity_metadata = kmalloc(tag_len,
3240                                 GFP_NOIO | __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN)))) {
3241                         if (bio_sectors(bio) > cc->tag_pool_max_sectors)
3242                                 dm_accept_partial_bio(bio, cc->tag_pool_max_sectors);
3243                         io->integrity_metadata = mempool_alloc(&cc->tag_pool, GFP_NOIO);
3244                         io->integrity_metadata_from_pool = true;
3245                 }
3246         }
3247
3248         if (crypt_integrity_aead(cc))
3249                 io->ctx.r.req_aead = (struct aead_request *)(io + 1);
3250         else
3251                 io->ctx.r.req = (struct skcipher_request *)(io + 1);
3252
3253         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
3254                 if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOWAIT))
3255                         kcryptd_queue_read(io);
3256         } else
3257                 kcryptd_queue_crypt(io);
3258
3259         return DM_MAPIO_SUBMITTED;
3260 }
3261
3262 static void crypt_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
3263                          unsigned status_flags, char *result, unsigned maxlen)
3264 {
3265         struct crypt_config *cc = ti->private;
3266         unsigned i, sz = 0;
3267         int num_feature_args = 0;
3268
3269         switch (type) {
3270         case STATUSTYPE_INFO:
3271                 result[0] = '\0';
3272                 break;
3273
3274         case STATUSTYPE_TABLE:
3275                 DMEMIT("%s ", cc->cipher_string);
3276
3277                 if (cc->key_size > 0) {
3278                         if (cc->key_string)
3279                                 DMEMIT(":%u:%s", cc->key_size, cc->key_string);
3280                         else
3281                                 for (i = 0; i < cc->key_size; i++)
3282                                         DMEMIT("%02x", cc->key[i]);
3283                 } else
3284                         DMEMIT("-");
3285
3286                 DMEMIT(" %llu %s %llu", (unsigned long long)cc->iv_offset,
3287                                 cc->dev->name, (unsigned long long)cc->start);
3288
3289                 num_feature_args += !!ti->num_discard_bios;
3290                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
3291                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
3292                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags);
3293                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags);
3294                 num_feature_args += cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT);
3295                 num_feature_args += test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
3296                 if (cc->on_disk_tag_size)
3297                         num_feature_args++;
3298                 if (num_feature_args) {
3299                         DMEMIT(" %d", num_feature_args);
3300                         if (ti->num_discard_bios)
3301                                 DMEMIT(" allow_discards");
3302                         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
3303                                 DMEMIT(" same_cpu_crypt");
3304                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags))
3305                                 DMEMIT(" submit_from_crypt_cpus");
3306                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags))
3307                                 DMEMIT(" no_read_workqueue");
3308                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags))
3309                                 DMEMIT(" no_write_workqueue");
3310                         if (cc->on_disk_tag_size)
3311                                 DMEMIT(" integrity:%u:%s", cc->on_disk_tag_size, cc->cipher_auth);
3312                         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT))
3313                                 DMEMIT(" sector_size:%d", cc->sector_size);
3314                         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
3315                                 DMEMIT(" iv_large_sectors");
3316                 }
3317
3318                 break;
3319         }
3320 }
3321
3322 static void crypt_postsuspend(struct dm_target *ti)
3323 {
3324         struct crypt_config *cc = ti->private;
3325
3326         set_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
3327 }
3328
3329 static int crypt_preresume(struct dm_target *ti)
3330 {
3331         struct crypt_config *cc = ti->private;
3332
3333         if (!test_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags)) {
3334                 DMERR("aborting resume - crypt key is not set.");
3335                 return -EAGAIN;
3336         }
3337
3338         return 0;
3339 }
3340
3341 static void crypt_resume(struct dm_target *ti)
3342 {
3343         struct crypt_config *cc = ti->private;
3344
3345         clear_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
3346 }
3347
3348 /* Message interface
3349  *      key set <key>
3350  *      key wipe
3351  */
3352 static int crypt_message(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv,
3353                          char *result, unsigned maxlen)
3354 {
3355         struct crypt_config *cc = ti->private;
3356         int key_size, ret = -EINVAL;
3357
3358         if (argc < 2)
3359                 goto error;
3360
3361         if (!strcasecmp(argv[0], "key")) {
3362                 if (!test_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags)) {
3363                         DMWARN("not suspended during key manipulation.");
3364                         return -EINVAL;
3365                 }
3366                 if (argc == 3 && !strcasecmp(argv[1], "set")) {
3367                         /* The key size may not be changed. */
3368                         key_size = get_key_size(&argv[2]);
3369                         if (key_size < 0 || cc->key_size != key_size) {
3370                                 memset(argv[2], '0', strlen(argv[2]));
3371                                 return -EINVAL;
3372                         }
3373
3374                         ret = crypt_set_key(cc, argv[2]);
3375                         if (ret)
3376                                 return ret;
3377                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init)
3378                                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
3379                         /* wipe the kernel key payload copy */
3380                         if (cc->key_string)
3381                                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
3382                         return ret;
3383                 }
3384                 if (argc == 2 && !strcasecmp(argv[1], "wipe"))
3385                         return crypt_wipe_key(cc);
3386         }
3387
3388 error:
3389         DMWARN("unrecognised message received.");
3390         return -EINVAL;
3391 }
3392
3393 static int crypt_iterate_devices(struct dm_target *ti,
3394                                  iterate_devices_callout_fn fn, void *data)
3395 {
3396         struct crypt_config *cc = ti->private;
3397
3398         return fn(ti, cc->dev, cc->start, ti->len, data);
3399 }
3400
3401 static void crypt_io_hints(struct dm_target *ti, struct queue_limits *limits)
3402 {
3403         struct crypt_config *cc = ti->private;
3404
3405         /*
3406          * Unfortunate constraint that is required to avoid the potential
3407          * for exceeding underlying device's max_segments limits -- due to
3408          * crypt_alloc_buffer() possibly allocating pages for the encryption
3409          * bio that are not as physically contiguous as the original bio.
3410          */
3411         limits->max_segment_size = PAGE_SIZE;
3412
3413         limits->logical_block_size =
3414                 max_t(unsigned, limits->logical_block_size, cc->sector_size);
3415         limits->physical_block_size =
3416                 max_t(unsigned, limits->physical_block_size, cc->sector_size);
3417         limits->io_min = max_t(unsigned, limits->io_min, cc->sector_size);
3418 }
3419
3420 static struct target_type crypt_target = {
3421         .name   = "crypt",
3422         .version = {1, 22, 0},
3423         .module = THIS_MODULE,
3424         .ctr    = crypt_ctr,
3425         .dtr    = crypt_dtr,
3426 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
3427         .features = DM_TARGET_ZONED_HM,
3428         .report_zones = crypt_report_zones,
3429 #endif
3430         .map    = crypt_map,
3431         .status = crypt_status,
3432         .postsuspend = crypt_postsuspend,
3433         .preresume = crypt_preresume,
3434         .resume = crypt_resume,
3435         .message = crypt_message,
3436         .iterate_devices = crypt_iterate_devices,
3437         .io_hints = crypt_io_hints,
3438 };
3439
3440 static int __init dm_crypt_init(void)
3441 {
3442         int r;
3443
3444         r = dm_register_target(&crypt_target);
3445         if (r < 0)
3446                 DMERR("register failed %d", r);
3447
3448         return r;
3449 }
3450
3451 static void __exit dm_crypt_exit(void)
3452 {
3453         dm_unregister_target(&crypt_target);
3454 }
3455
3456 module_init(dm_crypt_init);
3457 module_exit(dm_crypt_exit);
3458
3459 MODULE_AUTHOR("Jana Saout <jana@saout.de>");
3460 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " target for transparent encryption / decryption");
3461 MODULE_LICENSE("GPL");