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,
 428                                            CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
 429         if (IS_ERR(lmk->hash_tfm)) {
 430                 ti->error = "Error initializing LMK hash";
 431                 return PTR_ERR(lmk->hash_tfm);
 432         }
 433
 434         /* No seed in LMK version 2 */
 435         if (cc->key_parts == cc->tfms_count) {
 436                 lmk->seed = NULL;
 437                 return 0;
 438         }
 439
 440         lmk->seed = kzalloc(LMK_SEED_SIZE, GFP_KERNEL);
 441         if (!lmk->seed) {
 442                 crypt_iv_lmk_dtr(cc);
 443                 ti->error = "Error kmallocing seed storage in LMK";
 444                 return -ENOMEM;
 445         }
 446
 447         return 0;
 448 }
 449
 450 static int crypt_iv_lmk_init(struct crypt_config *cc)
 451 {
 452         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 453         int subkey_size = cc->key_size / cc->key_parts;
 454
 455         /* LMK seed is on the position of LMK_KEYS + 1 key */
 456         if (lmk->seed)
 457                 memcpy(lmk->seed, cc->key + (cc->tfms_count * subkey_size),
 458                        crypto_shash_digestsize(lmk->hash_tfm));
 459
 460         return 0;
 461 }
 462
 463 static int crypt_iv_lmk_wipe(struct crypt_config *cc)
 464 {
 465         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 466
 467         if (lmk->seed)
 468                 memset(lmk->seed, 0, LMK_SEED_SIZE);
 469
 470         return 0;
 471 }
 472
 473 static int crypt_iv_lmk_one(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 474                             struct dm_crypt_request *dmreq,
 475                             u8 *data)
 476 {
 477         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 478         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, lmk->hash_tfm);
 479         struct md5_state md5state;
 480         __le32 buf[4];
 481         int i, r;
 482
 483         desc->tfm = lmk->hash_tfm;
 484
 485         r = crypto_shash_init(desc);
 486         if (r)
 487                 return r;
 488
 489         if (lmk->seed) {
 490                 r = crypto_shash_update(desc, lmk->seed, LMK_SEED_SIZE);
 491                 if (r)
 492                         return r;
 493         }
 494
 495         /* Sector is always 512B, block size 16, add data of blocks 1-31 */
 496         r = crypto_shash_update(desc, data + 16, 16 * 31);
 497         if (r)
 498                 return r;
 499
 500         /* Sector is cropped to 56 bits here */
 501         buf[0] = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xFFFFFFFF);
 502         buf[1] = cpu_to_le32((((u64)dmreq->iv_sector >> 32) & 0x00FFFFFF) | 0x80000000);
 503         buf[2] = cpu_to_le32(4024);
 504         buf[3] = 0;
 505         r = crypto_shash_update(desc, (u8 *)buf, sizeof(buf));
 506         if (r)
 507                 return r;
 508
 509         /* No MD5 padding here */
 510         r = crypto_shash_export(desc, &md5state);
 511         if (r)
 512                 return r;
 513
 514         for (i = 0; i < MD5_HASH_WORDS; i++)
 515                 __cpu_to_le32s(&md5state.hash[i]);
 516         memcpy(iv, &md5state.hash, cc->iv_size);
 517
 518         return 0;
 519 }
 520
 521 static int crypt_iv_lmk_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 522                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 523 {
 524         struct scatterlist *sg;
 525         u8 *src;
 526         int r = 0;
 527
 528         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 529                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 530                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 531                 r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, src + sg->offset);
 532                 kunmap_atomic(src);
 533         } else
 534                 memset(iv, 0, cc->iv_size);
 535
 536         return r;
 537 }
 538
 539 static int crypt_iv_lmk_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 540                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 541 {
 542         struct scatterlist *sg;
 543         u8 *dst;
 544         int r;
 545
 546         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE)
 547                 return 0;
 548
 549         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 550         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 551         r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, dst + sg->offset);
 552
 553         /* Tweak the first block of plaintext sector */
 554         if (!r)
 555                 crypto_xor(dst + sg->offset, iv, cc->iv_size);
 556
 557         kunmap_atomic(dst);
 558         return r;
 559 }
 560
 561 static void crypt_iv_tcw_dtr(struct crypt_config *cc)
 562 {
 563         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 564
 565         kfree_sensitive(tcw->iv_seed);
 566         tcw->iv_seed = NULL;
 567         kfree_sensitive(tcw->whitening);
 568         tcw->whitening = NULL;
 569
 570         if (tcw->crc32_tfm && !IS_ERR(tcw->crc32_tfm))
 571                 crypto_free_shash(tcw->crc32_tfm);
 572         tcw->crc32_tfm = NULL;
 573 }
 574
 575 static int crypt_iv_tcw_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 576                             const char *opts)
 577 {
 578         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 579
 580         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
 581                 ti->error = "Unsupported sector size for TCW";
 582                 return -EINVAL;
 583         }
 584
 585         if (cc->key_size <= (cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE)) {
 586                 ti->error = "Wrong key size for TCW";
 587                 return -EINVAL;
 588         }
 589
 590         tcw->crc32_tfm = crypto_alloc_shash("crc32", 0,
 591                                             CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
 592         if (IS_ERR(tcw->crc32_tfm)) {
 593                 ti->error = "Error initializing CRC32 in TCW";
 594                 return PTR_ERR(tcw->crc32_tfm);
 595         }
 596
 597         tcw->iv_seed = kzalloc(cc->iv_size, GFP_KERNEL);
 598         tcw->whitening = kzalloc(TCW_WHITENING_SIZE, GFP_KERNEL);
 599         if (!tcw->iv_seed || !tcw->whitening) {
 600                 crypt_iv_tcw_dtr(cc);
 601                 ti->error = "Error allocating seed storage in TCW";
 602                 return -ENOMEM;
 603         }
 604
 605         return 0;
 606 }
 607
 608 static int crypt_iv_tcw_init(struct crypt_config *cc)
 609 {
 610         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 611         int key_offset = cc->key_size - cc->iv_size - TCW_WHITENING_SIZE;
 612
 613         memcpy(tcw->iv_seed, &cc->key[key_offset], cc->iv_size);
 614         memcpy(tcw->whitening, &cc->key[key_offset + cc->iv_size],
 615                TCW_WHITENING_SIZE);
 616
 617         return 0;
 618 }
 619
 620 static int crypt_iv_tcw_wipe(struct crypt_config *cc)
 621 {
 622         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 623
 624         memset(tcw->iv_seed, 0, cc->iv_size);
 625         memset(tcw->whitening, 0, TCW_WHITENING_SIZE);
 626
 627         return 0;
 628 }
 629
 630 static int crypt_iv_tcw_whitening(struct crypt_config *cc,
 631                                   struct dm_crypt_request *dmreq,
 632                                   u8 *data)
 633 {
 634         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 635         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 636         u8 buf[TCW_WHITENING_SIZE];
 637         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, tcw->crc32_tfm);
 638         int i, r;
 639
 640         /* xor whitening with sector number */
 641         crypto_xor_cpy(buf, tcw->whitening, (u8 *)&sector, 8);
 642         crypto_xor_cpy(&buf[8], tcw->whitening + 8, (u8 *)&sector, 8);
 643
 644         /* calculate crc32 for every 32bit part and xor it */
 645         desc->tfm = tcw->crc32_tfm;
 646         for (i = 0; i < 4; i++) {
 647                 r = crypto_shash_init(desc);
 648                 if (r)
 649                         goto out;
 650                 r = crypto_shash_update(desc, &buf[i * 4], 4);
 651                 if (r)
 652                         goto out;
 653                 r = crypto_shash_final(desc, &buf[i * 4]);
 654                 if (r)
 655                         goto out;
 656         }
 657         crypto_xor(&buf[0], &buf[12], 4);
 658         crypto_xor(&buf[4], &buf[8], 4);
 659
 660         /* apply whitening (8 bytes) to whole sector */
 661         for (i = 0; i < ((1 << SECTOR_SHIFT) / 8); i++)
 662                 crypto_xor(data + i * 8, buf, 8);
 663 out:
 664         memzero_explicit(buf, sizeof(buf));
 665         return r;
 666 }
 667
 668 static int crypt_iv_tcw_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 669                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 670 {
 671         struct scatterlist *sg;
 672         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 673         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 674         u8 *src;
 675         int r = 0;
 676
 677         /* Remove whitening from ciphertext */
 678         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
 679                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 680                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 681                 r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, src + sg->offset);
 682                 kunmap_atomic(src);
 683         }
 684
 685         /* Calculate IV */
 686         crypto_xor_cpy(iv, tcw->iv_seed, (u8 *)&sector, 8);
 687         if (cc->iv_size > 8)
 688                 crypto_xor_cpy(&iv[8], tcw->iv_seed + 8, (u8 *)&sector,
 689                                cc->iv_size - 8);
 690
 691         return r;
 692 }
 693
 694 static int crypt_iv_tcw_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 695                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 696 {
 697         struct scatterlist *sg;
 698         u8 *dst;
 699         int r;
 700
 701         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
 702                 return 0;
 703
 704         /* Apply whitening on ciphertext */
 705         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 706         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 707         r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, dst + sg->offset);
 708         kunmap_atomic(dst);
 709
 710         return r;
 711 }
 712
 713 static int crypt_iv_random_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 714                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 715 {
 716         /* Used only for writes, there must be an additional space to store IV */
 717         get_random_bytes(iv, cc->iv_size);
 718         return 0;
 719 }
 720
 721 static int crypt_iv_eboiv_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 722                             const char *opts)
 723 {
 724         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
 725                 ti->error = "AEAD transforms not supported for EBOIV";
 726                 return -EINVAL;
 727         }
 728
 729         if (crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc)) != cc->iv_size) {
 730                 ti->error = "Block size of EBOIV cipher does "
 731                             "not match IV size of block cipher";
 732                 return -EINVAL;
 733         }
 734
 735         return 0;
 736 }
 737
 738 static int crypt_iv_eboiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 739                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 740 {
 741         u8 buf[MAX_CIPHER_BLOCKSIZE] __aligned(__alignof__(__le64));
 742         struct skcipher_request *req;
 743         struct scatterlist src, dst;
 744         DECLARE_CRYPTO_WAIT(wait);
 745         int err;
 746
 747         req = skcipher_request_alloc(any_tfm(cc), GFP_NOIO);
 748         if (!req)
 749                 return -ENOMEM;
 750
 751         memset(buf, 0, cc->iv_size);
 752         *(__le64 *)buf = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector * cc->sector_size);
 753
 754         sg_init_one(&src, page_address(ZERO_PAGE(0)), cc->iv_size);
 755         sg_init_one(&dst, iv, cc->iv_size);
 756         skcipher_request_set_crypt(req, &src, &dst, cc->iv_size, buf);
 757         skcipher_request_set_callback(req, 0, crypto_req_done, &wait);
 758         err = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 759         skcipher_request_free(req);
 760
 761         return err;
 762 }
 763
 764 static void crypt_iv_elephant_dtr(struct crypt_config *cc)
 765 {
 766         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
 767
 768         crypto_free_skcipher(elephant->tfm);
 769         elephant->tfm = NULL;
 770 }
 771
 772 static int crypt_iv_elephant_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 773                             const char *opts)
 774 {
 775         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
 776         int r;
 777
 778         elephant->tfm = crypto_alloc_skcipher("ecb(aes)", 0,
 779                                               CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
 780         if (IS_ERR(elephant->tfm)) {
 781                 r = PTR_ERR(elephant->tfm);
 782                 elephant->tfm = NULL;
 783                 return r;
 784         }
 785
 786         r = crypt_iv_eboiv_ctr(cc, ti, NULL);
 787         if (r)
 788                 crypt_iv_elephant_dtr(cc);
 789         return r;
 790 }
 791
 792 static void diffuser_disk_to_cpu(u32 *d, size_t n)
 793 {
 794 #ifndef __LITTLE_ENDIAN
 795         int i;
 796
 797         for (i = 0; i < n; i++)
 798                 d[i] = le32_to_cpu((__le32)d[i]);
 799 #endif
 800 }
 801
 802 static void diffuser_cpu_to_disk(__le32 *d, size_t n)
 803 {
 804 #ifndef __LITTLE_ENDIAN
 805         int i;
 806
 807         for (i = 0; i < n; i++)
 808                 d[i] = cpu_to_le32((u32)d[i]);
 809 #endif
 810 }
 811
 812 static void diffuser_a_decrypt(u32 *d, size_t n)
 813 {
 814         int i, i1, i2, i3;
 815
 816         for (i = 0; i < 5; i++) {
 817                 i1 = 0;
 818                 i2 = n - 2;
 819                 i3 = n - 5;
 820
 821                 while (i1 < (n - 1)) {
 822                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 9 | d[i3] >> 23);
 823                         i1++; i2++; i3++;
 824
 825                         if (i3 >= n)
 826                                 i3 -= n;
 827
 828                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 829                         i1++; i2++; i3++;
 830
 831                         if (i2 >= n)
 832                                 i2 -= n;
 833
 834                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 13 | d[i3] >> 19);
 835                         i1++; i2++; i3++;
 836
 837                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 838                         i1++; i2++; i3++;
 839                 }
 840         }
 841 }
 842
 843 static void diffuser_a_encrypt(u32 *d, size_t n)
 844 {
 845         int i, i1, i2, i3;
 846
 847         for (i = 0; i < 5; i++) {
 848                 i1 = n - 1;
 849                 i2 = n - 2 - 1;
 850                 i3 = n - 5 - 1;
 851
 852                 while (i1 > 0) {
 853                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 854                         i1--; i2--; i3--;
 855
 856                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 13 | d[i3] >> 19);
 857                         i1--; i2--; i3--;
 858
 859                         if (i2 < 0)
 860                                 i2 += n;
 861
 862                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 863                         i1--; i2--; i3--;
 864
 865                         if (i3 < 0)
 866                                 i3 += n;
 867
 868                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 9 | d[i3] >> 23);
 869                         i1--; i2--; i3--;
 870                 }
 871         }
 872 }
 873
 874 static void diffuser_b_decrypt(u32 *d, size_t n)
 875 {
 876         int i, i1, i2, i3;
 877
 878         for (i = 0; i < 3; i++) {
 879                 i1 = 0;
 880                 i2 = 2;
 881                 i3 = 5;
 882
 883                 while (i1 < (n - 1)) {
 884                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 885                         i1++; i2++; i3++;
 886
 887                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 10 | d[i3] >> 22);
 888                         i1++; i2++; i3++;
 889
 890                         if (i2 >= n)
 891                                 i2 -= n;
 892
 893                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 894                         i1++; i2++; i3++;
 895
 896                         if (i3 >= n)
 897                                 i3 -= n;
 898
 899                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 25 | d[i3] >> 7);
 900                         i1++; i2++; i3++;
 901                 }
 902         }
 903 }
 904
 905 static void diffuser_b_encrypt(u32 *d, size_t n)
 906 {
 907         int i, i1, i2, i3;
 908
 909         for (i = 0; i < 3; i++) {
 910                 i1 = n - 1;
 911                 i2 = 2 - 1;
 912                 i3 = 5 - 1;
 913
 914                 while (i1 > 0) {
 915                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 25 | d[i3] >> 7);
 916                         i1--; i2--; i3--;
 917
 918                         if (i3 < 0)
 919                                 i3 += n;
 920
 921                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 922                         i1--; i2--; i3--;
 923
 924                         if (i2 < 0)
 925                                 i2 += n;
 926
 927                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 10 | d[i3] >> 22);
 928                         i1--; i2--; i3--;
 929
 930                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 931                         i1--; i2--; i3--;
 932                 }
 933         }
 934 }
 935
 936 static int crypt_iv_elephant(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
 937 {
 938         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
 939         u8 *es, *ks, *data, *data2, *data_offset;
 940         struct skcipher_request *req;
 941         struct scatterlist *sg, *sg2, src, dst;
 942         DECLARE_CRYPTO_WAIT(wait);
 943         int i, r;
 944
 945         req = skcipher_request_alloc(elephant->tfm, GFP_NOIO);
 946         es = kzalloc(16, GFP_NOIO); /* Key for AES */
 947         ks = kzalloc(32, GFP_NOIO); /* Elephant sector key */
 948
 949         if (!req || !es || !ks) {
 950                 r = -ENOMEM;
 951                 goto out;
 952         }
 953
 954         *(__le64 *)es = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector * cc->sector_size);
 955
 956         /* E(Ks, e(s)) */
 957         sg_init_one(&src, es, 16);
 958         sg_init_one(&dst, ks, 16);
 959         skcipher_request_set_crypt(req, &src, &dst, 16, NULL);
 960         skcipher_request_set_callback(req, 0, crypto_req_done, &wait);
 961         r = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 962         if (r)
 963                 goto out;
 964
 965         /* E(Ks, e'(s)) */
 966         es[15] = 0x80;
 967         sg_init_one(&dst, &ks[16], 16);
 968         r = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 969         if (r)
 970                 goto out;
 971
 972         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 973         data = kmap_atomic(sg_page(sg));
 974         data_offset = data + sg->offset;
 975
 976         /* Cannot modify original bio, copy to sg_out and apply Elephant to it */
 977         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 978                 sg2 = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 979                 data2 = kmap_atomic(sg_page(sg2));
 980                 memcpy(data_offset, data2 + sg2->offset, cc->sector_size);
 981                 kunmap_atomic(data2);
 982         }
 983
 984         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
 985                 diffuser_disk_to_cpu((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 986                 diffuser_b_decrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 987                 diffuser_a_decrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 988                 diffuser_cpu_to_disk((__le32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 989         }
 990
 991         for (i = 0; i < (cc->sector_size / 32); i++)
 992                 crypto_xor(data_offset + i * 32, ks, 32);
 993
 994         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 995                 diffuser_disk_to_cpu((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 996                 diffuser_a_encrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 997                 diffuser_b_encrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 998                 diffuser_cpu_to_disk((__le32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 999         }
1000
1001         kunmap_atomic(data);
1002 out:
1003         kfree_sensitive(ks);
1004         kfree_sensitive(es);
1005         skcipher_request_free(req);
1006         return r;
1007 }
1008
1009 static int crypt_iv_elephant_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
1010                             struct dm_crypt_request *dmreq)
1011 {
1012         int r;
1013
1014         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
1015                 r = crypt_iv_elephant(cc, dmreq);
1016                 if (r)
1017                         return r;
1018         }
1019
1020         return crypt_iv_eboiv_gen(cc, iv, dmreq);
1021 }
1022
1023 static int crypt_iv_elephant_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
1024                                   struct dm_crypt_request *dmreq)
1025 {
1026         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
1027                 return crypt_iv_elephant(cc, dmreq);
1028
1029         return 0;
1030 }
1031
1032 static int crypt_iv_elephant_init(struct crypt_config *cc)
1033 {
1034         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
1035         int key_offset = cc->key_size - cc->key_extra_size;
1036
1037         return crypto_skcipher_setkey(elephant->tfm, &cc->key[key_offset], cc->key_extra_size);
1038 }
1039
1040 static int crypt_iv_elephant_wipe(struct crypt_config *cc)
1041 {
1042         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
1043         u8 key[ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE];
1044
1045         memset(key, 0, cc->key_extra_size);
1046         return crypto_skcipher_setkey(elephant->tfm, key, cc->key_extra_size);
1047 }
1048
1049 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain_ops = {
1050         .generator = crypt_iv_plain_gen
1051 };
1052
1053 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64_ops = {
1054         .generator = crypt_iv_plain64_gen
1055 };
1056
1057 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64be_ops = {
1058         .generator = crypt_iv_plain64be_gen
1059 };
1060
1061 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_essiv_ops = {
1062         .generator = crypt_iv_essiv_gen
1063 };
1064
1065 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_benbi_ops = {
1066         .ctr       = crypt_iv_benbi_ctr,
1067         .dtr       = crypt_iv_benbi_dtr,
1068         .generator = crypt_iv_benbi_gen
1069 };
1070
1071 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_null_ops = {
1072         .generator = crypt_iv_null_gen
1073 };
1074
1075 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_lmk_ops = {
1076         .ctr       = crypt_iv_lmk_ctr,
1077         .dtr       = crypt_iv_lmk_dtr,
1078         .init      = crypt_iv_lmk_init,
1079         .wipe      = crypt_iv_lmk_wipe,
1080         .generator = crypt_iv_lmk_gen,
1081         .post      = crypt_iv_lmk_post
1082 };
1083
1084 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_tcw_ops = {
1085         .ctr       = crypt_iv_tcw_ctr,
1086         .dtr       = crypt_iv_tcw_dtr,
1087         .init      = crypt_iv_tcw_init,
1088         .wipe      = crypt_iv_tcw_wipe,
1089         .generator = crypt_iv_tcw_gen,
1090         .post      = crypt_iv_tcw_post
1091 };
1092
1093 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_random_ops = {
1094         .generator = crypt_iv_random_gen
1095 };
1096
1097 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_eboiv_ops = {
1098         .ctr       = crypt_iv_eboiv_ctr,
1099         .generator = crypt_iv_eboiv_gen
1100 };
1101
1102 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_elephant_ops = {
1103         .ctr       = crypt_iv_elephant_ctr,
1104         .dtr       = crypt_iv_elephant_dtr,
1105         .init      = crypt_iv_elephant_init,
1106         .wipe      = crypt_iv_elephant_wipe,
1107         .generator = crypt_iv_elephant_gen,
1108         .post      = crypt_iv_elephant_post
1109 };
1110
1111 /*
1112  * Integrity extensions
1113  */
1114 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc)
1115 {
1116         return test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
1117 }
1118
1119 static bool crypt_integrity_hmac(struct crypt_config *cc)
1120 {
1121         return crypt_integrity_aead(cc) && cc->key_mac_size;
1122 }
1123
1124 /* Get sg containing data */
1125 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
1126                                              struct scatterlist *sg)
1127 {
1128         if (unlikely(crypt_integrity_aead(cc)))
1129                 return &sg[2];
1130
1131         return sg;
1132 }
1133
1134 static int dm_crypt_integrity_io_alloc(struct dm_crypt_io *io, struct bio *bio)
1135 {
1136         struct bio_integrity_payload *bip;
1137         unsigned int tag_len;
1138         int ret;
1139
1140         if (!bio_sectors(bio) || !io->cc->on_disk_tag_size)
1141                 return 0;
1142
1143         bip = bio_integrity_alloc(bio, GFP_NOIO, 1);
1144         if (IS_ERR(bip))
1145                 return PTR_ERR(bip);
1146
1147         tag_len = io->cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> io->cc->sector_shift);
1148
1149         bip->bip_iter.bi_size = tag_len;
1150         bip->bip_iter.bi_sector = io->cc->start + io->sector;
1151
1152         ret = bio_integrity_add_page(bio, virt_to_page(io->integrity_metadata),
1153                                      tag_len, offset_in_page(io->integrity_metadata));
1154         if (unlikely(ret != tag_len))
1155                 return -ENOMEM;
1156
1157         return 0;
1158 }
1159
1160 static int crypt_integrity_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti)
1161 {
1162 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
1163         struct blk_integrity *bi = blk_get_integrity(cc->dev->bdev->bd_disk);
1164         struct mapped_device *md = dm_table_get_md(ti->table);
1165
1166         /* From now we require underlying device with our integrity profile */
1167         if (!bi || strcasecmp(bi->profile->name, "DM-DIF-EXT-TAG")) {
1168                 ti->error = "Integrity profile not supported.";
1169                 return -EINVAL;
1170         }
1171
1172         if (bi->tag_size != cc->on_disk_tag_size ||
1173             bi->tuple_size != cc->on_disk_tag_size) {
1174                 ti->error = "Integrity profile tag size mismatch.";
1175                 return -EINVAL;
1176         }
1177         if (1 << bi->interval_exp != cc->sector_size) {
1178                 ti->error = "Integrity profile sector size mismatch.";
1179                 return -EINVAL;
1180         }
1181
1182         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
1183                 cc->integrity_tag_size = cc->on_disk_tag_size - cc->integrity_iv_size;
1184                 DMDEBUG("%s: Integrity AEAD, tag size %u, IV size %u.", dm_device_name(md),
1185                        cc->integrity_tag_size, cc->integrity_iv_size);
1186
1187                 if (crypto_aead_setauthsize(any_tfm_aead(cc), cc->integrity_tag_size)) {
1188                         ti->error = "Integrity AEAD auth tag size is not supported.";
1189                         return -EINVAL;
1190                 }
1191         } else if (cc->integrity_iv_size)
1192                 DMDEBUG("%s: Additional per-sector space %u bytes for IV.", dm_device_name(md),
1193                        cc->integrity_iv_size);
1194
1195         if ((cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size) != bi->tag_size) {
1196                 ti->error = "Not enough space for integrity tag in the profile.";
1197                 return -EINVAL;
1198         }
1199
1200         return 0;
1201 #else
1202         ti->error = "Integrity profile not supported.";
1203         return -EINVAL;
1204 #endif
1205 }
1206
1207 static void crypt_convert_init(struct crypt_config *cc,
1208                                struct convert_context *ctx,
1209                                struct bio *bio_out, struct bio *bio_in,
1210                                sector_t sector)
1211 {
1212         ctx->bio_in = bio_in;
1213         ctx->bio_out = bio_out;
1214         if (bio_in)
1215                 ctx->iter_in = bio_in->bi_iter;
1216         if (bio_out)
1217                 ctx->iter_out = bio_out->bi_iter;
1218         ctx->cc_sector = sector + cc->iv_offset;
1219         init_completion(&ctx->restart);
1220 }
1221
1222 static struct dm_crypt_request *dmreq_of_req(struct crypt_config *cc,
1223                                              void *req)
1224 {
1225         return (struct dm_crypt_request *)((char *)req + cc->dmreq_start);
1226 }
1227
1228 static void *req_of_dmreq(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
1229 {
1230         return (void *)((char *)dmreq - cc->dmreq_start);
1231 }
1232
1233 static u8 *iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1234                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1235 {
1236         if (crypt_integrity_aead(cc))
1237                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1238                         crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc)) + 1);
1239         else
1240                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1241                         crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc)) + 1);
1242 }
1243
1244 static u8 *org_iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1245                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1246 {
1247         return iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size;
1248 }
1249
1250 static __le64 *org_sector_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1251                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1252 {
1253         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size + cc->iv_size;
1254         return (__le64 *) ptr;
1255 }
1256
1257 static unsigned int *org_tag_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1258                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1259 {
1260         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size +
1261                   cc->iv_size + sizeof(uint64_t);
1262         return (unsigned int*)ptr;
1263 }
1264
1265 static void *tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1266                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
1267 {
1268         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1269         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1270
1271         return &io->integrity_metadata[*org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) *
1272                 cc->on_disk_tag_size];
1273 }
1274
1275 static void *iv_tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1276                                struct dm_crypt_request *dmreq)
1277 {
1278         return tag_from_dmreq(cc, dmreq) + cc->integrity_tag_size;
1279 }
1280
1281 static int crypt_convert_block_aead(struct crypt_config *cc,
1282                                      struct convert_context *ctx,
1283                                      struct aead_request *req,
1284                                      unsigned int tag_offset)
1285 {
1286         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1287         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1288         struct dm_crypt_request *dmreq;
1289         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv, *tag;
1290         __le64 *sector;
1291         int r = 0;
1292
1293         BUG_ON(cc->integrity_iv_size && cc->integrity_iv_size != cc->iv_size);
1294
1295         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1296         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1297                 return -EIO;
1298
1299         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1300         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1301         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1302                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1303         dmreq->ctx = ctx;
1304
1305         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1306
1307         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1308         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1309
1310         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1311         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1312         tag = tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1313         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1314
1315         /* AEAD request:
1316          *  |----- AAD -------|------ DATA -------|-- AUTH TAG --|
1317          *  | (authenticated) | (auth+encryption) |              |
1318          *  | sector_LE |  IV |  sector in/out    |  tag in/out  |
1319          */
1320         sg_init_table(dmreq->sg_in, 4);
1321         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[0], sector, sizeof(uint64_t));
1322         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[1], org_iv, cc->iv_size);
1323         sg_set_page(&dmreq->sg_in[2], bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1324         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1325
1326         sg_init_table(dmreq->sg_out, 4);
1327         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[0], sector, sizeof(uint64_t));
1328         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[1], org_iv, cc->iv_size);
1329         sg_set_page(&dmreq->sg_out[2], bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1330         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1331
1332         if (cc->iv_gen_ops) {
1333                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1334                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1335                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->iv_size);
1336                 } else {
1337                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1338                         if (r < 0)
1339                                 return r;
1340                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1341                         if (cc->integrity_iv_size)
1342                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->iv_size);
1343                 }
1344                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1345                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1346         }
1347
1348         aead_request_set_ad(req, sizeof(uint64_t) + cc->iv_size);
1349         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE) {
1350                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1351                                        cc->sector_size, iv);
1352                 r = crypto_aead_encrypt(req);
1353                 if (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size != cc->on_disk_tag_size)
1354                         memset(tag + cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size, 0,
1355                                cc->on_disk_tag_size - (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size));
1356         } else {
1357                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1358                                        cc->sector_size + cc->integrity_tag_size, iv);
1359                 r = crypto_aead_decrypt(req);
1360         }
1361
1362         if (r == -EBADMSG) {
1363                 char b[BDEVNAME_SIZE];
1364                 DMERR_LIMIT("%s: INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu", bio_devname(ctx->bio_in, b),
1365                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*sector));
1366         }
1367
1368         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1369                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1370
1371         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1372         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1373
1374         return r;
1375 }
1376
1377 static int crypt_convert_block_skcipher(struct crypt_config *cc,
1378                                         struct convert_context *ctx,
1379                                         struct skcipher_request *req,
1380                                         unsigned int tag_offset)
1381 {
1382         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1383         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1384         struct scatterlist *sg_in, *sg_out;
1385         struct dm_crypt_request *dmreq;
1386         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv;
1387         __le64 *sector;
1388         int r = 0;
1389
1390         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1391         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1392                 return -EIO;
1393
1394         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1395         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1396         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1397                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1398         dmreq->ctx = ctx;
1399
1400         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1401
1402         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1403         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1404         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1405
1406         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1407         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1408
1409         /* For skcipher we use only the first sg item */
1410         sg_in  = &dmreq->sg_in[0];
1411         sg_out = &dmreq->sg_out[0];
1412
1413         sg_init_table(sg_in, 1);
1414         sg_set_page(sg_in, bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1415
1416         sg_init_table(sg_out, 1);
1417         sg_set_page(sg_out, bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1418
1419         if (cc->iv_gen_ops) {
1420                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1421                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1422                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->integrity_iv_size);
1423                 } else {
1424                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1425                         if (r < 0)
1426                                 return r;
1427                         /* Data can be already preprocessed in generator */
1428                         if (test_bit(CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS, &cc->cipher_flags))
1429                                 sg_in = sg_out;
1430                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1431                         if (cc->integrity_iv_size)
1432                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->integrity_iv_size);
1433                 }
1434                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1435                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1436         }
1437
1438         skcipher_request_set_crypt(req, sg_in, sg_out, cc->sector_size, iv);
1439
1440         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE)
1441                 r = crypto_skcipher_encrypt(req);
1442         else
1443                 r = crypto_skcipher_decrypt(req);
1444
1445         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1446                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1447
1448         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1449         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1450
1451         return r;
1452 }
1453
1454 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1455                                int error);
1456
1457 static void crypt_alloc_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1458                                      struct convert_context *ctx)
1459 {
1460         unsigned key_index = ctx->cc_sector & (cc->tfms_count - 1);
1461
1462         if (!ctx->r.req)
1463                 ctx->r.req = mempool_alloc(&cc->req_pool, GFP_NOIO);
1464
1465         skcipher_request_set_tfm(ctx->r.req, cc->cipher_tfm.tfms[key_index]);
1466
1467         /*
1468          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1469          * requests if driver request queue is full.
1470          */
1471         skcipher_request_set_callback(ctx->r.req,
1472             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1473             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req));
1474 }
1475
1476 static void crypt_alloc_req_aead(struct crypt_config *cc,
1477                                  struct convert_context *ctx)
1478 {
1479         if (!ctx->r.req_aead)
1480                 ctx->r.req_aead = mempool_alloc(&cc->req_pool, GFP_NOIO);
1481
1482         aead_request_set_tfm(ctx->r.req_aead, cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1483
1484         /*
1485          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1486          * requests if driver request queue is full.
1487          */
1488         aead_request_set_callback(ctx->r.req_aead,
1489             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1490             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req_aead));
1491 }
1492
1493 static void crypt_alloc_req(struct crypt_config *cc,
1494                             struct convert_context *ctx)
1495 {
1496         if (crypt_integrity_aead(cc))
1497                 crypt_alloc_req_aead(cc, ctx);
1498         else
1499                 crypt_alloc_req_skcipher(cc, ctx);
1500 }
1501
1502 static void crypt_free_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1503                                     struct skcipher_request *req, struct bio *base_bio)
1504 {
1505         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1506
1507         if ((struct skcipher_request *)(io + 1) != req)
1508                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1509 }
1510
1511 static void crypt_free_req_aead(struct crypt_config *cc,
1512                                 struct aead_request *req, struct bio *base_bio)
1513 {
1514         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1515
1516         if ((struct aead_request *)(io + 1) != req)
1517                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1518 }
1519
1520 static void crypt_free_req(struct crypt_config *cc, void *req, struct bio *base_bio)
1521 {
1522         if (crypt_integrity_aead(cc))
1523                 crypt_free_req_aead(cc, req, base_bio);
1524         else
1525                 crypt_free_req_skcipher(cc, req, base_bio);
1526 }
1527
1528 /*
1529  * Encrypt / decrypt data from one bio to another one (can be the same one)
1530  */
1531 static blk_status_t crypt_convert(struct crypt_config *cc,
1532                          struct convert_context *ctx, bool atomic)
1533 {
1534         unsigned int tag_offset = 0;
1535         unsigned int sector_step = cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT;
1536         int r;
1537
1538         atomic_set(&ctx->cc_pending, 1);
1539
1540         while (ctx->iter_in.bi_size && ctx->iter_out.bi_size) {
1541
1542                 crypt_alloc_req(cc, ctx);
1543                 atomic_inc(&ctx->cc_pending);
1544
1545                 if (crypt_integrity_aead(cc))
1546                         r = crypt_convert_block_aead(cc, ctx, ctx->r.req_aead, tag_offset);
1547                 else
1548                         r = crypt_convert_block_skcipher(cc, ctx, ctx->r.req, tag_offset);
1549
1550                 switch (r) {
1551                 /*
1552                  * The request was queued by a crypto driver
1553                  * but the driver request queue is full, let's wait.
1554                  */
1555                 case -EBUSY:
1556                         wait_for_completion(&ctx->restart);
1557                         reinit_completion(&ctx->restart);
1558                         fallthrough;
1559                 /*
1560                  * The request is queued and processed asynchronously,
1561                  * completion function kcryptd_async_done() will be called.
1562                  */
1563                 case -EINPROGRESS:
1564                         ctx->r.req = NULL;
1565                         ctx->cc_sector += sector_step;
1566                         tag_offset++;
1567                         continue;
1568                 /*
1569                  * The request was already processed (synchronously).
1570                  */
1571                 case 0:
1572                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1573                         ctx->cc_sector += sector_step;
1574                         tag_offset++;
1575                         if (!atomic)
1576                                 cond_resched();
1577                         continue;
1578                 /*
1579                  * There was a data integrity error.
1580                  */
1581                 case -EBADMSG:
1582                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1583                         return BLK_STS_PROTECTION;
1584                 /*
1585                  * There was an error while processing the request.
1586                  */
1587                 default:
1588                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1589                         return BLK_STS_IOERR;
1590                 }
1591         }
1592
1593         return 0;
1594 }
1595
1596 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone);
1597
1598 /*
1599  * Generate a new unfragmented bio with the given size
1600  * This should never violate the device limitations (but only because
1601  * max_segment_size is being constrained to PAGE_SIZE).
1602  *
1603  * This function may be called concurrently. If we allocate from the mempool
1604  * concurrently, there is a possibility of deadlock. For example, if we have
1605  * mempool of 256 pages, two processes, each wanting 256, pages allocate from
1606  * the mempool concurrently, it may deadlock in a situation where both processes
1607  * have allocated 128 pages and the mempool is exhausted.
1608  *
1609  * In order to avoid this scenario we allocate the pages under a mutex.
1610  *
1611  * In order to not degrade performance with excessive locking, we try
1612  * non-blocking allocations without a mutex first but on failure we fallback
1613  * to blocking allocations with a mutex.
1614  */
1615 static struct bio *crypt_alloc_buffer(struct dm_crypt_io *io, unsigned size)
1616 {
1617         struct crypt_config *cc = io->cc;
1618         struct bio *clone;
1619         unsigned int nr_iovecs = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1620         gfp_t gfp_mask = GFP_NOWAIT | __GFP_HIGHMEM;
1621         unsigned i, len, remaining_size;
1622         struct page *page;
1623
1624 retry:
1625         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1626                 mutex_lock(&cc->bio_alloc_lock);
1627
1628         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, nr_iovecs, &cc->bs);
1629         if (!clone)
1630                 goto out;
1631
1632         clone_init(io, clone);
1633
1634         remaining_size = size;
1635
1636         for (i = 0; i < nr_iovecs; i++) {
1637                 page = mempool_alloc(&cc->page_pool, gfp_mask);
1638                 if (!page) {
1639                         crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1640                         bio_put(clone);
1641                         gfp_mask |= __GFP_DIRECT_RECLAIM;
1642                         goto retry;
1643                 }
1644
1645                 len = (remaining_size > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : remaining_size;
1646
1647                 bio_add_page(clone, page, len, 0);
1648
1649                 remaining_size -= len;
1650         }
1651
1652         /* Allocate space for integrity tags */
1653         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1654                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1655                 bio_put(clone);
1656                 clone = NULL;
1657         }
1658 out:
1659         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1660                 mutex_unlock(&cc->bio_alloc_lock);
1661
1662         return clone;
1663 }
1664
1665 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone)
1666 {
1667         struct bio_vec *bv;
1668         struct bvec_iter_all iter_all;
1669
1670         bio_for_each_segment_all(bv, clone, iter_all) {
1671                 BUG_ON(!bv->bv_page);
1672                 mempool_free(bv->bv_page, &cc->page_pool);
1673         }
1674 }
1675
1676 static void crypt_io_init(struct dm_crypt_io *io, struct crypt_config *cc,
1677                           struct bio *bio, sector_t sector)
1678 {
1679         io->cc = cc;
1680         io->base_bio = bio;
1681         io->sector = sector;
1682         io->error = 0;
1683         io->ctx.r.req = NULL;
1684         io->integrity_metadata = NULL;
1685         io->integrity_metadata_from_pool = false;
1686         atomic_set(&io->io_pending, 0);
1687 }
1688
1689 static void crypt_inc_pending(struct dm_crypt_io *io)
1690 {
1691         atomic_inc(&io->io_pending);
1692 }
1693
1694 /*
1695  * One of the bios was finished. Check for completion of
1696  * the whole request and correctly clean up the buffer.
1697  */
1698 static void crypt_dec_pending(struct dm_crypt_io *io)
1699 {
1700         struct crypt_config *cc = io->cc;
1701         struct bio *base_bio = io->base_bio;
1702         blk_status_t error = io->error;
1703
1704         if (!atomic_dec_and_test(&io->io_pending))
1705                 return;
1706
1707         if (io->ctx.r.req)
1708                 crypt_free_req(cc, io->ctx.r.req, base_bio);
1709
1710         if (unlikely(io->integrity_metadata_from_pool))
1711                 mempool_free(io->integrity_metadata, &io->cc->tag_pool);
1712         else
1713                 kfree(io->integrity_metadata);
1714
1715         base_bio->bi_status = error;
1716         bio_endio(base_bio);
1717 }
1718
1719 /*
1720  * kcryptd/kcryptd_io:
1721  *
1722  * Needed because it would be very unwise to do decryption in an
1723  * interrupt context.
1724  *
1725  * kcryptd performs the actual encryption or decryption.
1726  *
1727  * kcryptd_io performs the IO submission.
1728  *
1729  * They must be separated as otherwise the final stages could be
1730  * starved by new requests which can block in the first stages due
1731  * to memory allocation.
1732  *
1733  * The work is done per CPU global for all dm-crypt instances.
1734  * They should not depend on each other and do not block.
1735  */
1736 static void crypt_endio(struct bio *clone)
1737 {
1738         struct dm_crypt_io *io = clone->bi_private;
1739         struct crypt_config *cc = io->cc;
1740         unsigned rw = bio_data_dir(clone);
1741         blk_status_t error;
1742
1743         /*
1744          * free the processed pages
1745          */
1746         if (rw == WRITE)
1747                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1748
1749         error = clone->bi_status;
1750         bio_put(clone);
1751
1752         if (rw == READ && !error) {
1753                 kcryptd_queue_crypt(io);
1754                 return;
1755         }
1756
1757         if (unlikely(error))
1758                 io->error = error;
1759
1760         crypt_dec_pending(io);
1761 }
1762
1763 static void clone_init(struct dm_crypt_io *io, struct bio *clone)
1764 {
1765         struct crypt_config *cc = io->cc;
1766
1767         clone->bi_private = io;
1768         clone->bi_end_io  = crypt_endio;
1769         bio_set_dev(clone, cc->dev->bdev);
1770         clone->bi_opf     = io->base_bio->bi_opf;
1771 }
1772
1773 static int kcryptd_io_read(struct dm_crypt_io *io, gfp_t gfp)
1774 {
1775         struct crypt_config *cc = io->cc;
1776         struct bio *clone;
1777
1778         /*
1779          * We need the original biovec array in order to decrypt
1780          * the whole bio data *afterwards* -- thanks to immutable
1781          * biovecs we don't need to worry about the block layer
1782          * modifying the biovec array; so leverage bio_clone_fast().
1783          */
1784         clone = bio_clone_fast(io->base_bio, gfp, &cc->bs);
1785         if (!clone)
1786                 return 1;
1787
1788         crypt_inc_pending(io);
1789
1790         clone_init(io, clone);
1791         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1792
1793         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1794                 crypt_dec_pending(io);
1795                 bio_put(clone);
1796                 return 1;
1797         }
1798
1799         submit_bio_noacct(clone);
1800         return 0;
1801 }
1802
1803 static void kcryptd_io_read_work(struct work_struct *work)
1804 {
1805         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1806
1807         crypt_inc_pending(io);
1808         if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOIO))
1809                 io->error = BLK_STS_RESOURCE;
1810         crypt_dec_pending(io);
1811 }
1812
1813 static void kcryptd_queue_read(struct dm_crypt_io *io)
1814 {
1815         struct crypt_config *cc = io->cc;
1816
1817         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_read_work);
1818         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1819 }
1820
1821 static void kcryptd_io_write(struct dm_crypt_io *io)
1822 {
1823         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1824
1825         submit_bio_noacct(clone);
1826 }
1827
1828 #define crypt_io_from_node(node) rb_entry((node), struct dm_crypt_io, rb_node)
1829
1830 static int dmcrypt_write(void *data)
1831 {
1832         struct crypt_config *cc = data;
1833         struct dm_crypt_io *io;
1834
1835         while (1) {
1836                 struct rb_root write_tree;
1837                 struct blk_plug plug;
1838
1839                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1840 continue_locked:
1841
1842                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1843                         goto pop_from_list;
1844
1845                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1846
1847                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1848
1849                 if (unlikely(kthread_should_stop())) {
1850                         set_current_state(TASK_RUNNING);
1851                         break;
1852                 }
1853
1854                 schedule();
1855
1856                 set_current_state(TASK_RUNNING);
1857                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1858                 goto continue_locked;
1859
1860 pop_from_list:
1861                 write_tree = cc->write_tree;
1862                 cc->write_tree = RB_ROOT;
1863                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1864
1865                 BUG_ON(rb_parent(write_tree.rb_node));
1866
1867                 /*
1868                  * Note: we cannot walk the tree here with rb_next because
1869                  * the structures may be freed when kcryptd_io_write is called.
1870                  */
1871                 blk_start_plug(&plug);
1872                 do {
1873                         io = crypt_io_from_node(rb_first(&write_tree));
1874                         rb_erase(&io->rb_node, &write_tree);
1875                         kcryptd_io_write(io);
1876                 } while (!RB_EMPTY_ROOT(&write_tree));
1877                 blk_finish_plug(&plug);
1878         }
1879         return 0;
1880 }
1881
1882 static void kcryptd_crypt_write_io_submit(struct dm_crypt_io *io, int async)
1883 {
1884         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1885         struct crypt_config *cc = io->cc;
1886         unsigned long flags;
1887         sector_t sector;
1888         struct rb_node **rbp, *parent;
1889
1890         if (unlikely(io->error)) {
1891                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1892                 bio_put(clone);
1893                 crypt_dec_pending(io);
1894                 return;
1895         }
1896
1897         /* crypt_convert should have filled the clone bio */
1898         BUG_ON(io->ctx.iter_out.bi_size);
1899
1900         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1901
1902         if ((likely(!async) && test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags)) ||
1903             test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags)) {
1904                 submit_bio_noacct(clone);
1905                 return;
1906         }
1907
1908         spin_lock_irqsave(&cc->write_thread_lock, flags);
1909         if (RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1910                 wake_up_process(cc->write_thread);
1911         rbp = &cc->write_tree.rb_node;
1912         parent = NULL;
1913         sector = io->sector;
1914         while (*rbp) {
1915                 parent = *rbp;
1916                 if (sector < crypt_io_from_node(parent)->sector)
1917                         rbp = &(*rbp)->rb_left;
1918                 else
1919                         rbp = &(*rbp)->rb_right;
1920         }
1921         rb_link_node(&io->rb_node, parent, rbp);
1922         rb_insert_color(&io->rb_node, &cc->write_tree);
1923         spin_unlock_irqrestore(&cc->write_thread_lock, flags);
1924 }
1925
1926 static bool kcryptd_crypt_write_inline(struct crypt_config *cc,
1927                                        struct convert_context *ctx)
1928
1929 {
1930         if (!test_bit(DM_CRYPT_WRITE_INLINE, &cc->flags))
1931                 return false;
1932
1933         /*
1934          * Note: zone append writes (REQ_OP_ZONE_APPEND) do not have ordering
1935          * constraints so they do not need to be issued inline by
1936          * kcryptd_crypt_write_convert().
1937          */
1938         switch (bio_op(ctx->bio_in)) {
1939         case REQ_OP_WRITE:
1940         case REQ_OP_WRITE_SAME:
1941         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
1942                 return true;
1943         default:
1944                 return false;
1945         }
1946 }
1947
1948 static void kcryptd_crypt_write_convert(struct dm_crypt_io *io)
1949 {
1950         struct crypt_config *cc = io->cc;
1951         struct convert_context *ctx = &io->ctx;
1952         struct bio *clone;
1953         int crypt_finished;
1954         sector_t sector = io->sector;
1955         blk_status_t r;
1956
1957         /*
1958          * Prevent io from disappearing until this function completes.
1959          */
1960         crypt_inc_pending(io);
1961         crypt_convert_init(cc, ctx, NULL, io->base_bio, sector);
1962
1963         clone = crypt_alloc_buffer(io, io->base_bio->bi_iter.bi_size);
1964         if (unlikely(!clone)) {
1965                 io->error = BLK_STS_IOERR;
1966                 goto dec;
1967         }
1968
1969         io->ctx.bio_out = clone;
1970         io->ctx.iter_out = clone->bi_iter;
1971
1972         sector += bio_sectors(clone);
1973
1974         crypt_inc_pending(io);
1975         r = crypt_convert(cc, ctx,
1976                           test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags));
1977         if (r)
1978                 io->error = r;
1979         crypt_finished = atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending);
1980         if (!crypt_finished && kcryptd_crypt_write_inline(cc, ctx)) {
1981                 /* Wait for completion signaled by kcryptd_async_done() */
1982                 wait_for_completion(&ctx->restart);
1983                 crypt_finished = 1;
1984         }
1985
1986         /* Encryption was already finished, submit io now */
1987         if (crypt_finished) {
1988                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
1989                 io->sector = sector;
1990         }
1991
1992 dec:
1993         crypt_dec_pending(io);
1994 }
1995
1996 static void kcryptd_crypt_read_done(struct dm_crypt_io *io)
1997 {
1998         crypt_dec_pending(io);
1999 }
2000
2001 static void kcryptd_crypt_read_convert(struct dm_crypt_io *io)
2002 {
2003         struct crypt_config *cc = io->cc;
2004         blk_status_t r;
2005
2006         crypt_inc_pending(io);
2007
2008         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, io->base_bio, io->base_bio,
2009                            io->sector);
2010
2011         r = crypt_convert(cc, &io->ctx,
2012                           test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags));
2013         if (r)
2014                 io->error = r;
2015
2016         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
2017                 kcryptd_crypt_read_done(io);
2018
2019         crypt_dec_pending(io);
2020 }
2021
2022 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
2023                                int error)
2024 {
2025         struct dm_crypt_request *dmreq = async_req->data;
2026         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
2027         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
2028         struct crypt_config *cc = io->cc;
2029
2030         /*
2031          * A request from crypto driver backlog is going to be processed now,
2032          * finish the completion and continue in crypt_convert().
2033          * (Callback will be called for the second time for this request.)
2034          */
2035         if (error == -EINPROGRESS) {
2036                 complete(&ctx->restart);
2037                 return;
2038         }
2039
2040         if (!error && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
2041                 error = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv_of_dmreq(cc, dmreq), dmreq);
2042
2043         if (error == -EBADMSG) {
2044                 char b[BDEVNAME_SIZE];
2045                 DMERR_LIMIT("%s: INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu", bio_devname(ctx->bio_in, b),
2046                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*org_sector_of_dmreq(cc, dmreq)));
2047                 io->error = BLK_STS_PROTECTION;
2048         } else if (error < 0)
2049                 io->error = BLK_STS_IOERR;
2050
2051         crypt_free_req(cc, req_of_dmreq(cc, dmreq), io->base_bio);
2052
2053         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending))
2054                 return;
2055
2056         /*
2057          * The request is fully completed: for inline writes, let
2058          * kcryptd_crypt_write_convert() do the IO submission.
2059          */
2060         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
2061                 kcryptd_crypt_read_done(io);
2062                 return;
2063         }
2064
2065         if (kcryptd_crypt_write_inline(cc, ctx)) {
2066                 complete(&ctx->restart);
2067                 return;
2068         }
2069
2070         kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 1);
2071 }
2072
2073 static void kcryptd_crypt(struct work_struct *work)
2074 {
2075         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
2076
2077         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
2078                 kcryptd_crypt_read_convert(io);
2079         else
2080                 kcryptd_crypt_write_convert(io);
2081 }
2082
2083 static void kcryptd_crypt_tasklet(unsigned long work)
2084 {
2085         kcryptd_crypt((struct work_struct *)work);
2086 }
2087
2088 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io)
2089 {
2090         struct crypt_config *cc = io->cc;
2091
2092         if ((bio_data_dir(io->base_bio) == READ && test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags)) ||
2093             (bio_data_dir(io->base_bio) == WRITE && test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags))) {
2094                 if (in_irq()) {
2095                         /* Crypto API's "skcipher_walk_first() refuses to work in hard IRQ context */
2096                         tasklet_init(&io->tasklet, kcryptd_crypt_tasklet, (unsigned long)&io->work);
2097                         tasklet_schedule(&io->tasklet);
2098                         return;
2099                 }
2100
2101                 kcryptd_crypt(&io->work);
2102                 return;
2103         }
2104
2105         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt);
2106         queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
2107 }
2108
2109 static void crypt_free_tfms_aead(struct crypt_config *cc)
2110 {
2111         if (!cc->cipher_tfm.tfms_aead)
2112                 return;
2113
2114         if (cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
2115                 crypto_free_aead(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
2116                 cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = NULL;
2117         }
2118
2119         kfree(cc->cipher_tfm.tfms_aead);
2120         cc->cipher_tfm.tfms_aead = NULL;
2121 }
2122
2123 static void crypt_free_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc)
2124 {
2125         unsigned i;
2126
2127         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2128                 return;
2129
2130         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++)
2131                 if (cc->cipher_tfm.tfms[i] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
2132                         crypto_free_skcipher(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
2133                         cc->cipher_tfm.tfms[i] = NULL;
2134                 }
2135
2136         kfree(cc->cipher_tfm.tfms);
2137         cc->cipher_tfm.tfms = NULL;
2138 }
2139
2140 static void crypt_free_tfms(struct crypt_config *cc)
2141 {
2142         if (crypt_integrity_aead(cc))
2143                 crypt_free_tfms_aead(cc);
2144         else
2145                 crypt_free_tfms_skcipher(cc);
2146 }
2147
2148 static int crypt_alloc_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2149 {
2150         unsigned i;
2151         int err;
2152
2153         cc->cipher_tfm.tfms = kcalloc(cc->tfms_count,
2154                                       sizeof(struct crypto_skcipher *),
2155                                       GFP_KERNEL);
2156         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2157                 return -ENOMEM;
2158
2159         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
2160                 cc->cipher_tfm.tfms[i] = crypto_alloc_skcipher(ciphermode, 0,
2161                                                 CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
2162                 if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
2163                         err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
2164                         crypt_free_tfms(cc);
2165                         return err;
2166                 }
2167         }
2168
2169         /*
2170          * dm-crypt performance can vary greatly depending on which crypto
2171          * algorithm implementation is used.  Help people debug performance
2172          * problems by logging the ->cra_driver_name.
2173          */
2174         DMDEBUG_LIMIT("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
2175                crypto_skcipher_alg(any_tfm(cc))->base.cra_driver_name);
2176         return 0;
2177 }
2178
2179 static int crypt_alloc_tfms_aead(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2180 {
2181         int err;
2182
2183         cc->cipher_tfm.tfms = kmalloc(sizeof(struct crypto_aead *), GFP_KERNEL);
2184         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2185                 return -ENOMEM;
2186
2187         cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = crypto_alloc_aead(ciphermode, 0,
2188                                                 CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
2189         if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
2190                 err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
2191                 crypt_free_tfms(cc);
2192                 return err;
2193         }
2194
2195         DMDEBUG_LIMIT("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
2196                crypto_aead_alg(any_tfm_aead(cc))->base.cra_driver_name);
2197         return 0;
2198 }
2199
2200 static int crypt_alloc_tfms(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2201 {
2202         if (crypt_integrity_aead(cc))
2203                 return crypt_alloc_tfms_aead(cc, ciphermode);
2204         else
2205                 return crypt_alloc_tfms_skcipher(cc, ciphermode);
2206 }
2207
2208 static unsigned crypt_subkey_size(struct crypt_config *cc)
2209 {
2210         return (cc->key_size - cc->key_extra_size) >> ilog2(cc->tfms_count);
2211 }
2212
2213 static unsigned crypt_authenckey_size(struct crypt_config *cc)
2214 {
2215         return crypt_subkey_size(cc) + RTA_SPACE(sizeof(struct crypto_authenc_key_param));
2216 }
2217
2218 /*
2219  * If AEAD is composed like authenc(hmac(sha256),xts(aes)),
2220  * the key must be for some reason in special format.
2221  * This funcion converts cc->key to this special format.
2222  */
2223 static void crypt_copy_authenckey(char *p, const void *key,
2224                                   unsigned enckeylen, unsigned authkeylen)
2225 {
2226         struct crypto_authenc_key_param *param;
2227         struct rtattr *rta;
2228
2229         rta = (struct rtattr *)p;
2230         param = RTA_DATA(rta);
2231         param->enckeylen = cpu_to_be32(enckeylen);
2232         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(*param));
2233         rta->rta_type = CRYPTO_AUTHENC_KEYA_PARAM;
2234         p += RTA_SPACE(sizeof(*param));
2235         memcpy(p, key + enckeylen, authkeylen);
2236         p += authkeylen;
2237         memcpy(p, key, enckeylen);
2238 }
2239
2240 static int crypt_setkey(struct crypt_config *cc)
2241 {
2242         unsigned subkey_size;
2243         int err = 0, i, r;
2244
2245         /* Ignore extra keys (which are used for IV etc) */
2246         subkey_size = crypt_subkey_size(cc);
2247
2248         if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
2249                 if (subkey_size < cc->key_mac_size)
2250                         return -EINVAL;
2251
2252                 crypt_copy_authenckey(cc->authenc_key, cc->key,
2253                                       subkey_size - cc->key_mac_size,
2254                                       cc->key_mac_size);
2255         }
2256
2257         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
2258                 if (crypt_integrity_hmac(cc))
2259                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
2260                                 cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
2261                 else if (crypt_integrity_aead(cc))
2262                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
2263                                                cc->key + (i * subkey_size),
2264                                                subkey_size);
2265                 else
2266                         r = crypto_skcipher_setkey(cc->cipher_tfm.tfms[i],
2267                                                    cc->key + (i * subkey_size),
2268                                                    subkey_size);
2269                 if (r)
2270                         err = r;
2271         }
2272
2273         if (crypt_integrity_hmac(cc))
2274                 memzero_explicit(cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
2275
2276         return err;
2277 }
2278
2279 #ifdef CONFIG_KEYS
2280
2281 static bool contains_whitespace(const char *str)
2282 {
2283         while (*str)
2284                 if (isspace(*str++))
2285                         return true;
2286         return false;
2287 }
2288
2289 static int set_key_user(struct crypt_config *cc, struct key *key)
2290 {
2291         const struct user_key_payload *ukp;
2292
2293         ukp = user_key_payload_locked(key);
2294         if (!ukp)
2295                 return -EKEYREVOKED;
2296
2297         if (cc->key_size != ukp->datalen)
2298                 return -EINVAL;
2299
2300         memcpy(cc->key, ukp->data, cc->key_size);
2301
2302         return 0;
2303 }
2304
2305 #if defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS) || defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS_MODULE)
2306 static int set_key_encrypted(struct crypt_config *cc, struct key *key)
2307 {
2308         const struct encrypted_key_payload *ekp;
2309
2310         ekp = key->payload.data[0];
2311         if (!ekp)
2312                 return -EKEYREVOKED;
2313
2314         if (cc->key_size != ekp->decrypted_datalen)
2315                 return -EINVAL;
2316
2317         memcpy(cc->key, ekp->decrypted_data, cc->key_size);
2318
2319         return 0;
2320 }
2321 #endif /* CONFIG_ENCRYPTED_KEYS */
2322
2323 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2324 {
2325         char *new_key_string, *key_desc;
2326         int ret;
2327         struct key_type *type;
2328         struct key *key;
2329         int (*set_key)(struct crypt_config *cc, struct key *key);
2330
2331         /*
2332          * Reject key_string with whitespace. dm core currently lacks code for
2333          * proper whitespace escaping in arguments on DM_TABLE_STATUS path.
2334          */
2335         if (contains_whitespace(key_string)) {
2336                 DMERR("whitespace chars not allowed in key string");
2337                 return -EINVAL;
2338         }
2339
2340         /* look for next ':' separating key_type from key_description */
2341         key_desc = strpbrk(key_string, ":");
2342         if (!key_desc || key_desc == key_string || !strlen(key_desc + 1))
2343                 return -EINVAL;
2344
2345         if (!strncmp(key_string, "logon:", key_desc - key_string + 1)) {
2346                 type = &key_type_logon;
2347                 set_key = set_key_user;
2348         } else if (!strncmp(key_string, "user:", key_desc - key_string + 1)) {
2349                 type = &key_type_user;
2350                 set_key = set_key_user;
2351 #if defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS) || defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS_MODULE)
2352         } else if (!strncmp(key_string, "encrypted:", key_desc - key_string + 1)) {
2353                 type = &key_type_encrypted;
2354                 set_key = set_key_encrypted;
2355 #endif
2356         } else {
2357                 return -EINVAL;
2358         }
2359
2360         new_key_string = kstrdup(key_string, GFP_KERNEL);
2361         if (!new_key_string)
2362                 return -ENOMEM;
2363
2364         key = request_key(type, key_desc + 1, NULL);
2365         if (IS_ERR(key)) {
2366                 kfree_sensitive(new_key_string);
2367                 return PTR_ERR(key);
2368         }
2369
2370         down_read(&key->sem);
2371
2372         ret = set_key(cc, key);
2373         if (ret < 0) {
2374                 up_read(&key->sem);
2375                 key_put(key);
2376                 kfree_sensitive(new_key_string);
2377                 return ret;
2378         }
2379
2380         up_read(&key->sem);
2381         key_put(key);
2382
2383         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2384         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2385
2386         ret = crypt_setkey(cc);
2387
2388         if (!ret) {
2389                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2390                 kfree_sensitive(cc->key_string);
2391                 cc->key_string = new_key_string;
2392         } else
2393                 kfree_sensitive(new_key_string);
2394
2395         return ret;
2396 }
2397
2398 static int get_key_size(char **key_string)
2399 {
2400         char *colon, dummy;
2401         int ret;
2402
2403         if (*key_string[0] != ':')
2404                 return strlen(*key_string) >> 1;
2405
2406         /* look for next ':' in key string */
2407         colon = strpbrk(*key_string + 1, ":");
2408         if (!colon)
2409                 return -EINVAL;
2410
2411         if (sscanf(*key_string + 1, "%u%c", &ret, &dummy) != 2 || dummy != ':')
2412                 return -EINVAL;
2413
2414         *key_string = colon;
2415
2416         /* remaining key string should be :<logon|user>:<key_desc> */
2417
2418         return ret;
2419 }
2420
2421 #else
2422
2423 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2424 {
2425         return -EINVAL;
2426 }
2427
2428 static int get_key_size(char **key_string)
2429 {
2430         return (*key_string[0] == ':') ? -EINVAL : strlen(*key_string) >> 1;
2431 }
2432
2433 #endif /* CONFIG_KEYS */
2434
2435 static int crypt_set_key(struct crypt_config *cc, char *key)
2436 {
2437         int r = -EINVAL;
2438         int key_string_len = strlen(key);
2439
2440         /* Hyphen (which gives a key_size of zero) means there is no key. */
2441         if (!cc->key_size && strcmp(key, "-"))
2442                 goto out;
2443
2444         /* ':' means the key is in kernel keyring, short-circuit normal key processing */
2445         if (key[0] == ':') {
2446                 r = crypt_set_keyring_key(cc, key + 1);
2447                 goto out;
2448         }
2449
2450         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2451         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2452
2453         /* wipe references to any kernel keyring key */
2454         kfree_sensitive(cc->key_string);
2455         cc->key_string = NULL;
2456
2457         /* Decode key from its hex representation. */
2458         if (cc->key_size && hex2bin(cc->key, key, cc->key_size) < 0)
2459                 goto out;
2460
2461         r = crypt_setkey(cc);
2462         if (!r)
2463                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2464
2465 out:
2466         /* Hex key string not needed after here, so wipe it. */
2467         memset(key, '0', key_string_len);
2468
2469         return r;
2470 }
2471
2472 static int crypt_wipe_key(struct crypt_config *cc)
2473 {
2474         int r;
2475
2476         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2477         get_random_bytes(&cc->key, cc->key_size);
2478
2479         /* Wipe IV private keys */
2480         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->wipe) {
2481                 r = cc->iv_gen_ops->wipe(cc);
2482                 if (r)
2483                         return r;
2484         }
2485
2486         kfree_sensitive(cc->key_string);
2487         cc->key_string = NULL;
2488         r = crypt_setkey(cc);
2489         memset(&cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2490
2491         return r;
2492 }
2493
2494 static void crypt_calculate_pages_per_client(void)
2495 {
2496         unsigned long pages = (totalram_pages() - totalhigh_pages()) * DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT / 100;
2497
2498         if (!dm_crypt_clients_n)
2499                 return;
2500
2501         pages /= dm_crypt_clients_n;
2502         if (pages < DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT)
2503                 pages = DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT;
2504         dm_crypt_pages_per_client = pages;
2505 }
2506
2507 static void *crypt_page_alloc(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
2508 {
2509         struct crypt_config *cc = pool_data;
2510         struct page *page;
2511
2512         if (unlikely(percpu_counter_compare(&cc->n_allocated_pages, dm_crypt_pages_per_client) >= 0) &&
2513             likely(gfp_mask & __GFP_NORETRY))
2514                 return NULL;
2515
2516         page = alloc_page(gfp_mask);
2517         if (likely(page != NULL))
2518                 percpu_counter_add(&cc->n_allocated_pages, 1);
2519
2520         return page;
2521 }
2522
2523 static void crypt_page_free(void *page, void *pool_data)
2524 {
2525         struct crypt_config *cc = pool_data;
2526
2527         __free_page(page);
2528         percpu_counter_sub(&cc->n_allocated_pages, 1);
2529 }
2530
2531 static void crypt_dtr(struct dm_target *ti)
2532 {
2533         struct crypt_config *cc = ti->private;
2534
2535         ti->private = NULL;
2536
2537         if (!cc)
2538                 return;
2539
2540         if (cc->write_thread)
2541                 kthread_stop(cc->write_thread);
2542
2543         if (cc->io_queue)
2544                 destroy_workqueue(cc->io_queue);
2545         if (cc->crypt_queue)
2546                 destroy_workqueue(cc->crypt_queue);
2547
2548         crypt_free_tfms(cc);
2549
2550         bioset_exit(&cc->bs);
2551
2552         mempool_exit(&cc->page_pool);
2553         mempool_exit(&cc->req_pool);
2554         mempool_exit(&cc->tag_pool);
2555
2556         WARN_ON(percpu_counter_sum(&cc->n_allocated_pages) != 0);
2557         percpu_counter_destroy(&cc->n_allocated_pages);
2558
2559         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
2560                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
2561
2562         if (cc->dev)
2563                 dm_put_device(ti, cc->dev);
2564
2565         kfree_sensitive(cc->cipher_string);
2566         kfree_sensitive(cc->key_string);
2567         kfree_sensitive(cc->cipher_auth);
2568         kfree_sensitive(cc->authenc_key);
2569
2570         mutex_destroy(&cc->bio_alloc_lock);
2571
2572         /* Must zero key material before freeing */
2573         kfree_sensitive(cc);
2574
2575         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
2576         WARN_ON(!dm_crypt_clients_n);
2577         dm_crypt_clients_n--;
2578         crypt_calculate_pages_per_client();
2579         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
2580 }
2581
2582 static int crypt_ctr_ivmode(struct dm_target *ti, const char *ivmode)
2583 {
2584         struct crypt_config *cc = ti->private;
2585
2586         if (crypt_integrity_aead(cc))
2587                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2588         else
2589                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2590
2591         if (cc->iv_size)
2592                 /* at least a 64 bit sector number should fit in our buffer */
2593                 cc->iv_size = max(cc->iv_size,
2594                                   (unsigned int)(sizeof(u64) / sizeof(u8)));
2595         else if (ivmode) {
2596                 DMWARN("Selected cipher does not support IVs");
2597                 ivmode = NULL;
2598         }
2599
2600         /* Choose ivmode, see comments at iv code. */
2601         if (ivmode == NULL)
2602                 cc->iv_gen_ops = NULL;
2603         else if (strcmp(ivmode, "plain") == 0)
2604                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain_ops;
2605         else if (strcmp(ivmode, "plain64") == 0)
2606                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64_ops;
2607         else if (strcmp(ivmode, "plain64be") == 0)
2608                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64be_ops;
2609         else if (strcmp(ivmode, "essiv") == 0)
2610                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_essiv_ops;
2611         else if (strcmp(ivmode, "benbi") == 0)
2612                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_benbi_ops;
2613         else if (strcmp(ivmode, "null") == 0)
2614                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_null_ops;
2615         else if (strcmp(ivmode, "eboiv") == 0)
2616                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_eboiv_ops;
2617         else if (strcmp(ivmode, "elephant") == 0) {
2618                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_elephant_ops;
2619                 cc->key_parts = 2;
2620                 cc->key_extra_size = cc->key_size / 2;
2621                 if (cc->key_extra_size > ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE)
2622                         return -EINVAL;
2623                 set_bit(CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS, &cc->cipher_flags);
2624         } else if (strcmp(ivmode, "lmk") == 0) {
2625                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_lmk_ops;
2626                 /*
2627                  * Version 2 and 3 is recognised according
2628                  * to length of provided multi-key string.
2629                  * If present (version 3), last key is used as IV seed.
2630                  * All keys (including IV seed) are always the same size.
2631                  */
2632                 if (cc->key_size % cc->key_parts) {
2633                         cc->key_parts++;
2634                         cc->key_extra_size = cc->key_size / cc->key_parts;
2635                 }
2636         } else if (strcmp(ivmode, "tcw") == 0) {
2637                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_tcw_ops;
2638                 cc->key_parts += 2; /* IV + whitening */
2639                 cc->key_extra_size = cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE;
2640         } else if (strcmp(ivmode, "random") == 0) {
2641                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_random_ops;
2642                 /* Need storage space in integrity fields. */
2643                 cc->integrity_iv_size = cc->iv_size;
2644         } else {
2645                 ti->error = "Invalid IV mode";
2646                 return -EINVAL;
2647         }
2648
2649         return 0;
2650 }
2651
2652 /*
2653  * Workaround to parse HMAC algorithm from AEAD crypto API spec.
2654  * The HMAC is needed to calculate tag size (HMAC digest size).
2655  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2656  */
2657 static int crypt_ctr_auth_cipher(struct crypt_config *cc, char *cipher_api)
2658 {
2659         char *start, *end, *mac_alg = NULL;
2660         struct crypto_ahash *mac;
2661
2662         if (!strstarts(cipher_api, "authenc("))
2663                 return 0;
2664
2665         start = strchr(cipher_api, '(');
2666         end = strchr(cipher_api, ',');
2667         if (!start || !end || ++start > end)
2668                 return -EINVAL;
2669
2670         mac_alg = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2671         if (!mac_alg)
2672                 return -ENOMEM;
2673         strncpy(mac_alg, start, end - start);
2674
2675         mac = crypto_alloc_ahash(mac_alg, 0, CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
2676         kfree(mac_alg);
2677
2678         if (IS_ERR(mac))
2679                 return PTR_ERR(mac);
2680
2681         cc->key_mac_size = crypto_ahash_digestsize(mac);
2682         crypto_free_ahash(mac);
2683
2684         cc->authenc_key = kmalloc(crypt_authenckey_size(cc), GFP_KERNEL);
2685         if (!cc->authenc_key)
2686                 return -ENOMEM;
2687
2688         return 0;
2689 }
2690
2691 static int crypt_ctr_cipher_new(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2692                                 char **ivmode, char **ivopts)
2693 {
2694         struct crypt_config *cc = ti->private;
2695         char *tmp, *cipher_api, buf[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
2696         int ret = -EINVAL;
2697
2698         cc->tfms_count = 1;
2699
2700         /*
2701          * New format (capi: prefix)
2702          * capi:cipher_api_spec-iv:ivopts
2703          */
2704         tmp = &cipher_in[strlen("capi:")];
2705
2706         /* Separate IV options if present, it can contain another '-' in hash name */
2707         *ivopts = strrchr(tmp, ':');
2708         if (*ivopts) {
2709                 **ivopts = '\0';
2710                 (*ivopts)++;
2711         }
2712         /* Parse IV mode */
2713         *ivmode = strrchr(tmp, '-');
2714         if (*ivmode) {
2715                 **ivmode = '\0';
2716                 (*ivmode)++;
2717         }
2718         /* The rest is crypto API spec */
2719         cipher_api = tmp;
2720
2721         /* Alloc AEAD, can be used only in new format. */
2722         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2723                 ret = crypt_ctr_auth_cipher(cc, cipher_api);
2724                 if (ret < 0) {
2725                         ti->error = "Invalid AEAD cipher spec";
2726                         return -ENOMEM;
2727                 }
2728         }
2729
2730         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "lmk"))
2731                 cc->tfms_count = 64;
2732
2733         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "essiv")) {
2734                 if (!*ivopts) {
2735                         ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
2736                         return -EINVAL;
2737                 }
2738                 ret = snprintf(buf, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "essiv(%s,%s)",
2739                                cipher_api, *ivopts);
2740                 if (ret < 0 || ret >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME) {
2741                         ti->error = "Cannot allocate cipher string";
2742                         return -ENOMEM;
2743                 }
2744                 cipher_api = buf;
2745         }
2746
2747         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2748
2749         /* Allocate cipher */
2750         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2751         if (ret < 0) {
2752                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2753                 return ret;
2754         }
2755
2756         if (crypt_integrity_aead(cc))
2757                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2758         else
2759                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2760
2761         return 0;
2762 }
2763
2764 static int crypt_ctr_cipher_old(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2765                                 char **ivmode, char **ivopts)
2766 {
2767         struct crypt_config *cc = ti->private;
2768         char *tmp, *cipher, *chainmode, *keycount;
2769         char *cipher_api = NULL;
2770         int ret = -EINVAL;
2771         char dummy;
2772
2773         if (strchr(cipher_in, '(') || crypt_integrity_aead(cc)) {
2774                 ti->error = "Bad cipher specification";
2775                 return -EINVAL;
2776         }
2777
2778         /*
2779          * Legacy dm-crypt cipher specification
2780          * cipher[:keycount]-mode-iv:ivopts
2781          */
2782         tmp = cipher_in;
2783         keycount = strsep(&tmp, "-");
2784         cipher = strsep(&keycount, ":");
2785
2786         if (!keycount)
2787                 cc->tfms_count = 1;
2788         else if (sscanf(keycount, "%u%c", &cc->tfms_count, &dummy) != 1 ||
2789                  !is_power_of_2(cc->tfms_count)) {
2790                 ti->error = "Bad cipher key count specification";
2791                 return -EINVAL;
2792         }
2793         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2794
2795         chainmode = strsep(&tmp, "-");
2796         *ivmode = strsep(&tmp, ":");
2797         *ivopts = tmp;
2798
2799         /*
2800          * For compatibility with the original dm-crypt mapping format, if
2801          * only the cipher name is supplied, use cbc-plain.
2802          */
2803         if (!chainmode || (!strcmp(chainmode, "plain") && !*ivmode)) {
2804                 chainmode = "cbc";
2805                 *ivmode = "plain";
2806         }
2807
2808         if (strcmp(chainmode, "ecb") && !*ivmode) {
2809                 ti->error = "IV mechanism required";
2810                 return -EINVAL;
2811         }
2812
2813         cipher_api = kmalloc(CRYPTO_MAX_ALG_NAME, GFP_KERNEL);
2814         if (!cipher_api)
2815                 goto bad_mem;
2816
2817         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "essiv")) {
2818                 if (!*ivopts) {
2819                         ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
2820                         kfree(cipher_api);
2821                         return -EINVAL;
2822                 }
2823                 ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2824                                "essiv(%s(%s),%s)", chainmode, cipher, *ivopts);
2825         } else {
2826                 ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2827                                "%s(%s)", chainmode, cipher);
2828         }
2829         if (ret < 0 || ret >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME) {
2830                 kfree(cipher_api);
2831                 goto bad_mem;
2832         }
2833
2834         /* Allocate cipher */
2835         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2836         if (ret < 0) {
2837                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2838                 kfree(cipher_api);
2839                 return ret;
2840         }
2841         kfree(cipher_api);
2842
2843         return 0;
2844 bad_mem:
2845         ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2846         return -ENOMEM;
2847 }
2848
2849 static int crypt_ctr_cipher(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key)
2850 {
2851         struct crypt_config *cc = ti->private;
2852         char *ivmode = NULL, *ivopts = NULL;
2853         int ret;
2854
2855         cc->cipher_string = kstrdup(cipher_in, GFP_KERNEL);
2856         if (!cc->cipher_string) {
2857                 ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2858                 return -ENOMEM;
2859         }
2860
2861         if (strstarts(cipher_in, "capi:"))
2862                 ret = crypt_ctr_cipher_new(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2863         else
2864                 ret = crypt_ctr_cipher_old(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2865         if (ret)
2866                 return ret;
2867
2868         /* Initialize IV */
2869         ret = crypt_ctr_ivmode(ti, ivmode);
2870         if (ret < 0)
2871                 return ret;
2872
2873         /* Initialize and set key */
2874         ret = crypt_set_key(cc, key);
2875         if (ret < 0) {
2876                 ti->error = "Error decoding and setting key";
2877                 return ret;
2878         }
2879
2880         /* Allocate IV */
2881         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->ctr) {
2882                 ret = cc->iv_gen_ops->ctr(cc, ti, ivopts);
2883                 if (ret < 0) {
2884                         ti->error = "Error creating IV";
2885                         return ret;
2886                 }
2887         }
2888
2889         /* Initialize IV (set keys for ESSIV etc) */
2890         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init) {
2891                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
2892                 if (ret < 0) {
2893                         ti->error = "Error initialising IV";
2894                         return ret;
2895                 }
2896         }
2897
2898         /* wipe the kernel key payload copy */
2899         if (cc->key_string)
2900                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2901
2902         return ret;
2903 }
2904
2905 static int crypt_ctr_optional(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2906 {
2907         struct crypt_config *cc = ti->private;
2908         struct dm_arg_set as;
2909         static const struct dm_arg _args[] = {
2910                 {0, 8, "Invalid number of feature args"},
2911         };
2912         unsigned int opt_params, val;
2913         const char *opt_string, *sval;
2914         char dummy;
2915         int ret;
2916
2917         /* Optional parameters */
2918         as.argc = argc;
2919         as.argv = argv;
2920
2921         ret = dm_read_arg_group(_args, &as, &opt_params, &ti->error);
2922         if (ret)
2923                 return ret;
2924
2925         while (opt_params--) {
2926                 opt_string = dm_shift_arg(&as);
2927                 if (!opt_string) {
2928                         ti->error = "Not enough feature arguments";
2929                         return -EINVAL;
2930                 }
2931
2932                 if (!strcasecmp(opt_string, "allow_discards"))
2933                         ti->num_discard_bios = 1;
2934
2935                 else if (!strcasecmp(opt_string, "same_cpu_crypt"))
2936                         set_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2937
2938                 else if (!strcasecmp(opt_string, "submit_from_crypt_cpus"))
2939                         set_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2940                 else if (!strcasecmp(opt_string, "no_read_workqueue"))
2941                         set_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags);
2942                 else if (!strcasecmp(opt_string, "no_write_workqueue"))
2943                         set_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags);
2944                 else if (sscanf(opt_string, "integrity:%u:", &val) == 1) {
2945                         if (val == 0 || val > MAX_TAG_SIZE) {
2946                                 ti->error = "Invalid integrity arguments";
2947                                 return -EINVAL;
2948                         }
2949                         cc->on_disk_tag_size = val;
2950                         sval = strchr(opt_string + strlen("integrity:"), ':') + 1;
2951                         if (!strcasecmp(sval, "aead")) {
2952                                 set_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
2953                         } else  if (strcasecmp(sval, "none")) {
2954                                 ti->error = "Unknown integrity profile";
2955                                 return -EINVAL;
2956                         }
2957
2958                         cc->cipher_auth = kstrdup(sval, GFP_KERNEL);
2959                         if (!cc->cipher_auth)
2960                                 return -ENOMEM;
2961                 } else if (sscanf(opt_string, "sector_size:%hu%c", &cc->sector_size, &dummy) == 1) {
2962                         if (cc->sector_size < (1 << SECTOR_SHIFT) ||
2963                             cc->sector_size > 4096 ||
2964                             (cc->sector_size & (cc->sector_size - 1))) {
2965                                 ti->error = "Invalid feature value for sector_size";
2966                                 return -EINVAL;
2967                         }
2968                         if (ti->len & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) {
2969                                 ti->error = "Device size is not multiple of sector_size feature";
2970                                 return -EINVAL;
2971                         }
2972                         cc->sector_shift = __ffs(cc->sector_size) - SECTOR_SHIFT;
2973                 } else if (!strcasecmp(opt_string, "iv_large_sectors"))
2974                         set_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2975                 else {
2976                         ti->error = "Invalid feature arguments";
2977                         return -EINVAL;
2978                 }
2979         }
2980
2981         return 0;
2982 }
2983
2984 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
2985
2986 static int crypt_report_zones(struct dm_target *ti,
2987                 struct dm_report_zones_args *args, unsigned int nr_zones)
2988 {
2989         struct crypt_config *cc = ti->private;
2990         sector_t sector = cc->start + dm_target_offset(ti, args->next_sector);
2991
2992         args->start = cc->start;
2993         return blkdev_report_zones(cc->dev->bdev, sector, nr_zones,
2994                                    dm_report_zones_cb, args);
2995 }
2996
2997 #endif
2998
2999 /*
3000  * Construct an encryption mapping:
3001  * <cipher> [<key>|:<key_size>:<user|logon>:<key_description>] <iv_offset> <dev_path> <start>
3002  */
3003 static int crypt_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
3004 {
3005         struct crypt_config *cc;
3006         const char *devname = dm_table_device_name(ti->table);
3007         int key_size;
3008         unsigned int align_mask;
3009         unsigned long long tmpll;
3010         int ret;
3011         size_t iv_size_padding, additional_req_size;
3012         char dummy;
3013
3014         if (argc < 5) {
3015                 ti->error = "Not enough arguments";
3016                 return -EINVAL;
3017         }
3018
3019         key_size = get_key_size(&argv[1]);
3020         if (key_size < 0) {
3021                 ti->error = "Cannot parse key size";
3022                 return -EINVAL;
3023         }
3024
3025         cc = kzalloc(struct_size(cc, key, key_size), GFP_KERNEL);
3026         if (!cc) {
3027                 ti->error = "Cannot allocate encryption context";
3028                 return -ENOMEM;
3029         }
3030         cc->key_size = key_size;
3031         cc->sector_size = (1 << SECTOR_SHIFT);
3032         cc->sector_shift = 0;
3033
3034         ti->private = cc;
3035
3036         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
3037         dm_crypt_clients_n++;
3038         crypt_calculate_pages_per_client();
3039         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
3040
3041         ret = percpu_counter_init(&cc->n_allocated_pages, 0, GFP_KERNEL);
3042         if (ret < 0)
3043                 goto bad;
3044
3045         /* Optional parameters need to be read before cipher constructor */
3046         if (argc > 5) {
3047                 ret = crypt_ctr_optional(ti, argc - 5, &argv[5]);
3048                 if (ret)
3049                         goto bad;
3050         }
3051
3052         ret = crypt_ctr_cipher(ti, argv[0], argv[1]);
3053         if (ret < 0)
3054                 goto bad;
3055
3056         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
3057                 cc->dmreq_start = sizeof(struct aead_request);
3058                 cc->dmreq_start += crypto_aead_reqsize(any_tfm_aead(cc));
3059                 align_mask = crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc));
3060         } else {
3061                 cc->dmreq_start = sizeof(struct skcipher_request);
3062                 cc->dmreq_start += crypto_skcipher_reqsize(any_tfm(cc));
3063                 align_mask = crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc));
3064         }
3065         cc->dmreq_start = ALIGN(cc->dmreq_start, __alignof__(struct dm_crypt_request));
3066
3067         if (align_mask < CRYPTO_MINALIGN) {
3068                 /* Allocate the padding exactly */
3069                 iv_size_padding = -(cc->dmreq_start + sizeof(struct dm_crypt_request))
3070                                 & align_mask;
3071         } else {
3072                 /*
3073                  * If the cipher requires greater alignment than kmalloc
3074                  * alignment, we don't know the exact position of the
3075                  * initialization vector. We must assume worst case.
3076                  */
3077                 iv_size_padding = align_mask;
3078         }
3079
3080         /*  ...| IV + padding | original IV | original sec. number | bio tag offset | */
3081         additional_req_size = sizeof(struct dm_crypt_request) +
3082                 iv_size_padding + cc->iv_size +
3083                 cc->iv_size +
3084                 sizeof(uint64_t) +
3085                 sizeof(unsigned int);
3086
3087         ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->req_pool, MIN_IOS, cc->dmreq_start + additional_req_size);
3088         if (ret) {
3089                 ti->error = "Cannot allocate crypt request mempool";
3090                 goto bad;
3091         }
3092
3093         cc->per_bio_data_size = ti->per_io_data_size =
3094                 ALIGN(sizeof(struct dm_crypt_io) + cc->dmreq_start + additional_req_size,
3095                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN);
3096
3097         ret = mempool_init(&cc->page_pool, BIO_MAX_PAGES, crypt_page_alloc, crypt_page_free, cc);
3098         if (ret) {
3099                 ti->error = "Cannot allocate page mempool";
3100                 goto bad;
3101         }
3102
3103         ret = bioset_init(&cc->bs, MIN_IOS, 0, BIOSET_NEED_BVECS);
3104         if (ret) {
3105                 ti->error = "Cannot allocate crypt bioset";
3106                 goto bad;
3107         }
3108
3109         mutex_init(&cc->bio_alloc_lock);
3110
3111         ret = -EINVAL;
3112         if ((sscanf(argv[2], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) ||
3113             (tmpll & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1))) {
3114                 ti->error = "Invalid iv_offset sector";
3115                 goto bad;
3116         }
3117         cc->iv_offset = tmpll;
3118
3119         ret = dm_get_device(ti, argv[3], dm_table_get_mode(ti->table), &cc->dev);
3120         if (ret) {
3121                 ti->error = "Device lookup failed";
3122                 goto bad;
3123         }
3124
3125         ret = -EINVAL;
3126         if (sscanf(argv[4], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1 || tmpll != (sector_t)tmpll) {
3127                 ti->error = "Invalid device sector";
3128                 goto bad;
3129         }
3130         cc->start = tmpll;
3131
3132         /*
3133          * For zoned block devices, we need to preserve the issuer write
3134          * ordering. To do so, disable write workqueues and force inline
3135          * encryption completion.
3136          */
3137         if (bdev_is_zoned(cc->dev->bdev)) {
3138                 set_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags);
3139                 set_bit(DM_CRYPT_WRITE_INLINE, &cc->flags);
3140         }
3141
3142         if (crypt_integrity_aead(cc) || cc->integrity_iv_size) {
3143                 ret = crypt_integrity_ctr(cc, ti);
3144                 if (ret)
3145                         goto bad;
3146
3147                 cc->tag_pool_max_sectors = POOL_ENTRY_SIZE / cc->on_disk_tag_size;
3148                 if (!cc->tag_pool_max_sectors)
3149                         cc->tag_pool_max_sectors = 1;
3150
3151                 ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->tag_pool, MIN_IOS,
3152                         cc->tag_pool_max_sectors * cc->on_disk_tag_size);
3153                 if (ret) {
3154                         ti->error = "Cannot allocate integrity tags mempool";
3155                         goto bad;
3156                 }
3157
3158                 cc->tag_pool_max_sectors <<= cc->sector_shift;
3159         }
3160
3161         ret = -ENOMEM;
3162         cc->io_queue = alloc_workqueue("kcryptd_io/%s", WQ_MEM_RECLAIM, 1, devname);
3163         if (!cc->io_queue) {
3164                 ti->error = "Couldn't create kcryptd io queue";
3165                 goto bad;
3166         }
3167
3168         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
3169                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd/%s", WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM,
3170                                                   1, devname);
3171         else
3172                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd/%s",
3173                                                   WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND,
3174                                                   num_online_cpus(), devname);
3175         if (!cc->crypt_queue) {
3176                 ti->error = "Couldn't create kcryptd queue";
3177                 goto bad;
3178         }
3179
3180         spin_lock_init(&cc->write_thread_lock);
3181         cc->write_tree = RB_ROOT;
3182
3183         cc->write_thread = kthread_create(dmcrypt_write, cc, "dmcrypt_write/%s", devname);
3184         if (IS_ERR(cc->write_thread)) {
3185                 ret = PTR_ERR(cc->write_thread);
3186                 cc->write_thread = NULL;
3187                 ti->error = "Couldn't spawn write thread";
3188                 goto bad;
3189         }
3190         wake_up_process(cc->write_thread);
3191
3192         ti->num_flush_bios = 1;
3193
3194         return 0;
3195
3196 bad:
3197         crypt_dtr(ti);
3198         return ret;
3199 }
3200
3201 static int crypt_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio)
3202 {
3203         struct dm_crypt_io *io;
3204         struct crypt_config *cc = ti->private;
3205
3206         /*
3207          * If bio is REQ_PREFLUSH or REQ_OP_DISCARD, just bypass crypt queues.
3208          * - for REQ_PREFLUSH device-mapper core ensures that no IO is in-flight
3209          * - for REQ_OP_DISCARD caller must use flush if IO ordering matters
3210          */
3211         if (unlikely(bio->bi_opf & REQ_PREFLUSH ||
3212             bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD)) {
3213                 bio_set_dev(bio, cc->dev->bdev);
3214                 if (bio_sectors(bio))
3215                         bio->bi_iter.bi_sector = cc->start +
3216                                 dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector);
3217                 return DM_MAPIO_REMAPPED;
3218         }
3219
3220         /*
3221          * Check if bio is too large, split as needed.
3222          */
3223         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size > (BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT)) &&
3224             (bio_data_dir(bio) == WRITE || cc->on_disk_tag_size))
3225                 dm_accept_partial_bio(bio, ((BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT) >> SECTOR_SHIFT));
3226
3227         /*
3228          * Ensure that bio is a multiple of internal sector encryption size
3229          * and is aligned to this size as defined in IO hints.
3230          */
3231         if (unlikely((bio->bi_iter.bi_sector & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) != 0))
3232                 return DM_MAPIO_KILL;
3233
3234         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size & (cc->sector_size - 1)))
3235                 return DM_MAPIO_KILL;
3236
3237         io = dm_per_bio_data(bio, cc->per_bio_data_size);
3238         crypt_io_init(io, cc, bio, dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector));
3239
3240         if (cc->on_disk_tag_size) {
3241                 unsigned tag_len = cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> cc->sector_shift);
3242
3243                 if (unlikely(tag_len > KMALLOC_MAX_SIZE) ||
3244                     unlikely(!(io->integrity_metadata = kmalloc(tag_len,
3245                                 GFP_NOIO | __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN)))) {
3246                         if (bio_sectors(bio) > cc->tag_pool_max_sectors)
3247                                 dm_accept_partial_bio(bio, cc->tag_pool_max_sectors);
3248                         io->integrity_metadata = mempool_alloc(&cc->tag_pool, GFP_NOIO);
3249                         io->integrity_metadata_from_pool = true;
3250                 }
3251         }
3252
3253         if (crypt_integrity_aead(cc))
3254                 io->ctx.r.req_aead = (struct aead_request *)(io + 1);
3255         else
3256                 io->ctx.r.req = (struct skcipher_request *)(io + 1);
3257
3258         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
3259                 if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOWAIT))
3260                         kcryptd_queue_read(io);
3261         } else
3262                 kcryptd_queue_crypt(io);
3263
3264         return DM_MAPIO_SUBMITTED;
3265 }
3266
3267 static void crypt_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
3268                          unsigned status_flags, char *result, unsigned maxlen)
3269 {
3270         struct crypt_config *cc = ti->private;
3271         unsigned i, sz = 0;
3272         int num_feature_args = 0;
3273
3274         switch (type) {
3275         case STATUSTYPE_INFO:
3276                 result[0] = '\0';
3277                 break;
3278
3279         case STATUSTYPE_TABLE:
3280                 DMEMIT("%s ", cc->cipher_string);
3281
3282                 if (cc->key_size > 0) {
3283                         if (cc->key_string)
3284                                 DMEMIT(":%u:%s", cc->key_size, cc->key_string);
3285                         else
3286                                 for (i = 0; i < cc->key_size; i++)
3287                                         DMEMIT("%02x", cc->key[i]);
3288                 } else
3289                         DMEMIT("-");
3290
3291                 DMEMIT(" %llu %s %llu", (unsigned long long)cc->iv_offset,
3292                                 cc->dev->name, (unsigned long long)cc->start);
3293
3294                 num_feature_args += !!ti->num_discard_bios;
3295                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
3296                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
3297                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags);
3298                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags);
3299                 num_feature_args += cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT);
3300                 num_feature_args += test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
3301                 if (cc->on_disk_tag_size)
3302                         num_feature_args++;
3303                 if (num_feature_args) {
3304                         DMEMIT(" %d", num_feature_args);
3305                         if (ti->num_discard_bios)
3306                                 DMEMIT(" allow_discards");
3307                         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
3308                                 DMEMIT(" same_cpu_crypt");
3309                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags))
3310                                 DMEMIT(" submit_from_crypt_cpus");
3311                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags))
3312                                 DMEMIT(" no_read_workqueue");
3313                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags))
3314                                 DMEMIT(" no_write_workqueue");
3315                         if (cc->on_disk_tag_size)
3316                                 DMEMIT(" integrity:%u:%s", cc->on_disk_tag_size, cc->cipher_auth);
3317                         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT))
3318                                 DMEMIT(" sector_size:%d", cc->sector_size);
3319                         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
3320                                 DMEMIT(" iv_large_sectors");
3321                 }
3322
3323                 break;
3324         }
3325 }
3326
3327 static void crypt_postsuspend(struct dm_target *ti)
3328 {
3329         struct crypt_config *cc = ti->private;
3330
3331         set_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
3332 }
3333
3334 static int crypt_preresume(struct dm_target *ti)
3335 {
3336         struct crypt_config *cc = ti->private;
3337
3338         if (!test_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags)) {
3339                 DMERR("aborting resume - crypt key is not set.");
3340                 return -EAGAIN;
3341         }
3342
3343         return 0;
3344 }
3345
3346 static void crypt_resume(struct dm_target *ti)
3347 {
3348         struct crypt_config *cc = ti->private;
3349
3350         clear_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
3351 }
3352
3353 /* Message interface
3354  *      key set <key>
3355  *      key wipe
3356  */
3357 static int crypt_message(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv,
3358                          char *result, unsigned maxlen)
3359 {
3360         struct crypt_config *cc = ti->private;
3361         int key_size, ret = -EINVAL;
3362
3363         if (argc < 2)
3364                 goto error;
3365
3366         if (!strcasecmp(argv[0], "key")) {
3367                 if (!test_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags)) {
3368                         DMWARN("not suspended during key manipulation.");
3369                         return -EINVAL;
3370                 }
3371                 if (argc == 3 && !strcasecmp(argv[1], "set")) {
3372                         /* The key size may not be changed. */
3373                         key_size = get_key_size(&argv[2]);
3374                         if (key_size < 0 || cc->key_size != key_size) {
3375                                 memset(argv[2], '0', strlen(argv[2]));
3376                                 return -EINVAL;
3377                         }
3378
3379                         ret = crypt_set_key(cc, argv[2]);
3380                         if (ret)
3381                                 return ret;
3382                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init)
3383                                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
3384                         /* wipe the kernel key payload copy */
3385                         if (cc->key_string)
3386                                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
3387                         return ret;
3388                 }
3389                 if (argc == 2 && !strcasecmp(argv[1], "wipe"))
3390                         return crypt_wipe_key(cc);
3391         }
3392
3393 error:
3394         DMWARN("unrecognised message received.");
3395         return -EINVAL;
3396 }
3397
3398 static int crypt_iterate_devices(struct dm_target *ti,
3399                                  iterate_devices_callout_fn fn, void *data)
3400 {
3401         struct crypt_config *cc = ti->private;
3402
3403         return fn(ti, cc->dev, cc->start, ti->len, data);
3404 }
3405
3406 static void crypt_io_hints(struct dm_target *ti, struct queue_limits *limits)
3407 {
3408         struct crypt_config *cc = ti->private;
3409
3410         /*
3411          * Unfortunate constraint that is required to avoid the potential
3412          * for exceeding underlying device's max_segments limits -- due to
3413          * crypt_alloc_buffer() possibly allocating pages for the encryption
3414          * bio that are not as physically contiguous as the original bio.
3415          */
3416         limits->max_segment_size = PAGE_SIZE;
3417
3418         limits->logical_block_size =
3419                 max_t(unsigned, limits->logical_block_size, cc->sector_size);
3420         limits->physical_block_size =
3421                 max_t(unsigned, limits->physical_block_size, cc->sector_size);
3422         limits->io_min = max_t(unsigned, limits->io_min, cc->sector_size);
3423 }
3424
3425 static struct target_type crypt_target = {
3426         .name   = "crypt",
3427         .version = {1, 22, 0},
3428         .module = THIS_MODULE,
3429         .ctr    = crypt_ctr,
3430         .dtr    = crypt_dtr,
3431 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
3432         .features = DM_TARGET_ZONED_HM,
3433         .report_zones = crypt_report_zones,
3434 #endif
3435         .map    = crypt_map,
3436         .status = crypt_status,
3437         .postsuspend = crypt_postsuspend,
3438         .preresume = crypt_preresume,
3439         .resume = crypt_resume,
3440         .message = crypt_message,
3441         .iterate_devices = crypt_iterate_devices,
3442         .io_hints = crypt_io_hints,
3443 };
3444
3445 static int __init dm_crypt_init(void)
3446 {
3447         int r;
3448
3449         r = dm_register_target(&crypt_target);
3450         if (r < 0)
3451                 DMERR("register failed %d", r);
3452
3453         return r;
3454 }
3455
3456 static void __exit dm_crypt_exit(void)
3457 {
3458         dm_unregister_target(&crypt_target);
3459 }
3460
3461 module_init(dm_crypt_init);
3462 module_exit(dm_crypt_exit);
3463
3464 MODULE_AUTHOR("Jana Saout <jana@saout.de>");
3465 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " target for transparent encryption / decryption");
3466 MODULE_LICENSE("GPL");